基于单片机的三相逆变电源设计

一种基于单片机控制的逆变电源电路设计摘要：本文主要介绍一种以单片机为核心控制器，能够输出交流电压的逆变电源系统，并且实现了对频率的改变，为用电器的不同电压需求提供了方便。

关键词：SCT，逆变，电源Abstract: This paper introduces a single-chip microcomputer as the core controller, to the output voltage of the inverter power supply system, and the realization of frequency change, providing convenience for different voltage requirements for electrical equipment.Keywords: SCT, inverter, power supply一、系统总体方案设计本系统是以STC12C5A60S2单片机作为主控制芯片而实现的逆变电源，驱动元件使用的是IR2110，，单片机产生SPWM波的方法是采用等面积法，采用此方法可以实现正弦波的输出，频率可以调节是通过对程序的控制来实现的，进而最终可以设计出直流到交流的逆变过程。

1.1、脉宽调制器（SPWM）用STC12C5A60S单片机，此单片机为新一代的51单片机，它的flash为64k，具有两路的PWM输出，脉宽可以通过软件的方式来调节，优点是：不仅具有较高的精度，而且具有不复杂，价格不高的外围电路。

1.2、SPWM控制方案有两种SPWM控制的方案：单极性与双极性调制法。

在单极性法中生成的SPWM信号有正、负和0三种电平，在双极性法中生成的却仅有正、负两种电平。

通过对比二者产生的SPWM波可以得知：当二者的载波比相同时，双极性SPWM所生成的波中所含谐波量较单极性的要大；而且在正弦逆变电源控制当中，双极性SPWM波控制不够简单。

基于单片机的三相逆变电源的设计
王瑞兰
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(024)028
【摘要】本文介绍了SPWM的基本原理以及MSCl211和SPWM产生器
SA8282的基本特性,详细介绍了系统总体结构及软硬件设计.实验表明该系统结构简单、输出波形好、性能稳定可靠,实现了逆变电源输出电压闭环控制.
【总页数】3页(P282-283,257)
【作者】王瑞兰
【作者单位】261061,山东,潍坊,潍坊学院信息与控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP302.1
【相关文献】
1.基于EG8030的矿用移动式三相逆变电源设计 [J], 刘江文;梁纯;陈晓曦
2.单片机控制三相PWM产生器的逆变电源设计 [J], 冯玉生
3.基于DSPIC的全数字控制三相逆变电源设计 [J], 俞书飞
4.基于SPWM控制的三相逆变电源设计 [J], 胡玉松
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一种基于单片机的逆变电源系统的设计
1、引言
近来,逆变电源在各行各业的应用日益广泛。

本文介绍了一种以16 位单片机
8XC196MC 为内核的逆变电源系统的设计。

8XC196MC 片内集成了一个3 相波形发生器WFG，这一外设装置大大简化了产生同步脉宽调制波形的控制软件
和外部硬件，可构成最小单片机系统同时协调完成SPWM 波形生成和整个系
统的检测、保护、智能控制、通讯等功能。

2、电源系统的基本原理
该电源由蓄电池输入24V 直流电，然后通过桥式逆变电路逆变成SPWM 波形，经低通滤波器得到正弦波输出。

SPWM 波形由8XC196MC 的3 相波形发生器WFG 产生，可输出所需电压和频率的正弦波。

3、系统硬件设计该逆变电源系统可实现调频、调压功能。

通过A/D 转换，自动反馈调节电压，使输出波形稳定。

三相电压值、频率可用数码管显示，通过使用MAX232E 可与PC 机通讯，实现远程控制与监测。

该系统的硬件框图如图1 所示。

3.1 SPWM 波形产生电路
SPWM 波形是由8XC196MC 的专用寄存器WFG 控制下完成的。

WFG 的功能特点：
片内有3 个同步的PWM 模块，每个模块包含一个相位比较寄存器、一个无信号时间(dead time)发生器和一对可编程的输出。

WFG 可产生独立的3 对PWM 波形，但它们有共同的载波频率、无信号时间和操作方式。

一旦起动以后，WFG 只要求CPU 在改变PWM 的占空比时加以干预。

工程师：一款基于PIC单片机的逆变电源电路设计
针对现代电源变频调幅的要求，提出了利用PIC16F873产生SPWM波控制IR2136触发IGBT产生PWM波作用于逆变器产生标准的正弦波形，从而实现变频调幅。

同时利用AD模块对逆变桥输出进行采样并进行滤波处理，实现对系统的PI闭环控制。

通过MATLAB中的SIMULINK组件进行仿真分析，结果表明此方案输出电压动态响应速度快，具有良好的精度控制及实时性、波形失真小、可靠性高。

 随着科学技术的进步，电源质量越来越成为各种电气设备正常和良好工作的基础。

电源技术领域的一个持续的研究课题即是研究作为电子信息产业命脉的电源的可靠性和稳定性。

 而逆变器作为电源的核心部分，其调制技术很大程度上决定了电源输出电压的质量。

目前最常用的调制技术是正弦脉宽调制(SPWM)。

随着单片机的出现及其广泛应用，智能化控制方法已经逐渐替代传统的分立元件电路产生方法或是专用芯片产生方法。

智能化逆变电源的优势在于它不仅能实现调制信号的输出，还为系统数据参数的监控、处理及显示提供接口。

同时它与现代计算机技术更好地结合产生了故障自诊断和自我保护功能，可提高系统的稳定性。

 在充分考虑工业控制成本及稳定性要求的前提下，本设计采用PIC单片机作为控制核心，再辅助相关外部电路，组成一个具有稳定和智能化等优点的逆变电源控制系统。

 具体电路设计
 单相桥式逆变电路如图1所示。

电路正常工作情况下，两对开关管需要两组相位相反的驱动脉冲分别控制，使VT1、VT4同时通断和VT2、VT3同。

基于单片机的三相电源相序控制设计三相电源相序控制设计是一种基于单片机的电源控制技术，用于控制三相电压源的相序。

相序是指三相电压波形的相位差，确定了电流的流向和方向，对于三相设备的运行稳定性和正常工作非常重要。

在一些应用中，如电机驱动、制冷系统和能量转换装置等，需要确保相序正确，以保证设备的正常运行。

本文将介绍基于单片机的三相电源相序控制设计的原理、系统框架和具体实现。

一、原理相序控制设计的原理基于对三相电压波形进行采样和处理，根据不同波形特征判断相序是否正确，并通过单片机控制实现自动相序修正。

具体原理如下：1.采样：使用三个模拟输入通道分别采样三相电压波形，将采样值转换为数字信号。

2.处理：对数字信号进行波形处理，获取波形的相位差、幅值和频率等特征参数。

3.判断：基于特征参数，判断三相电压波形的相位差是否满足相序要求。

4.控制：根据判断结果，通过单片机控制，实现相序修正。

二、系统框架1.采样模块：由三个模拟输入通道和ADC转换器组成，负责对三相电压波形进行采样。

2.处理模块：由单片机控制，对采样得到的数字信号进行波形处理，提取特征参数。

3.判断模块：根据特征参数，判断三相电压波形的相位差是否满足相序要求，并输出判断结果。

4.控制模块：根据判断结果，控制继电器或电子开关等元件，实现相序修正。

三、具体实现1.选择合适的单片机控制器，具有足够的输入输出通道和计算处理能力。

2.连接三相电压源和单片机控制器，采用适当的线缆和接口电路。

3.编写单片机控制程序，实现采样、处理、判断和控制功能。

4.设计电源相序判断算法，根据不同的特征参数进行相序判断。

5.在单片机程序中加入相序修正的控制逻辑，实现自动修正相序。

6.调试系统，通过实验验证方案的正确性和可行性。

最后，可以根据实际需求，对相序控制系统进行优化和改进。

例如，可以加入故障检测和报警功能，提高系统的可靠性和安全性。

同时，还可以考虑通过通信接口与其他设备进行联动控制，实现更多的功能和应用。

单片机控制三相pwm产生器的逆变电源设计
单片机控制三相PWM产生器逆变电源设计的主要步骤如下：
1. 确定系统需求：确定逆变电源的输入电压、输出电压和输出功率等参数。

2. 选取逆变电路拓扑结构：根据系统需求和应用场景选择逆变电路的拓扑结构，常见的有全桥逆变电路、半桥逆变电路等。

3. 设计逆变器电路：根据所选拓扑结构设计逆变器电路，包括功率开关器件（如MOSFET、IGBT等）、滤波电路（如输出滤波电感、滤波电容等）以及保护电路等。

4. 设计PWM控制器电路：根据系统需求，选取适当的单片机作为PWM控制器，并设计相应的控制电路，如电源电压检测电路、电流传感器电路等。

5. 编写单片机程序：根据控制策略和PWM控制器的特性编写单片机程序，实现对逆变器的控制。

6. 调试和验证：完成硬件电路和软件程序的设计后进行调试和验证，确保逆变电源能按照设计要求正常工作。

需要注意的是，在设计过程中需要考虑电路的稳定性、效率、保护和可靠性等因素，并进行必要的电路仿真和实验验证。

摘要本设计是基于单片机STC而设计的纯正弦波逆变电源。

额定输入电压为12V 的直流电，输出为50Hz,220V的交流电。

额定输出功率为300W。

设计了全方位的保护电路。

包含了可以根据温度来控制散热风扇的开启。

实现了输入低压、过压的关断功能。

当输入的电压过低时，停止逆变，可以防止损坏蓄电池，当输入的电压过高时，停止逆变，可以防止损坏芯片。

拥有输入防反接功能，当输入正负极接错时，关断输入与后级电路的连接，不会烧坏芯片或蓄电池。

采用了一个液晶屏来显示输出的电压，输出频率等信息。

采用了两个发光二极管来指示工作状态。

采用了一个蜂鸣器，当产生错误时，发出蜂鸣报警。

输出的交流电为标准的正弦波，而不是方波或修正波，可以实现更宽围的带负载能力。

根据测试，转换效率在85%以上，输出稳定，达到了良好的实验效果。

关键词：单片机，逆变电源，正弦波，反接保护AbstractThe design is based on STC microcontroller designed for pure sine wave inverter. Rated input voltage of 12V DC, output is 50Hz, 220V AC. Rated output power of 300W. Designed a full range of protection circuits. Can be included to control the temperature on the cooling fan. Achieve a input voltage, overvoltage shutdown function. When the input voltage is too low, the inverter is stopped, to prevent damage to the battery, when the input voltage is too high, the inverter is stopped to prevent damage to the chip. Has the input anti-reverse function when the input is negative then the wrong time, and after the shutdown input stage circuit connections will not burn chips or batteries. Uses a liquid crystal screen to display the output voltage, output frequency and other information. Uses two light emitting diodes to indicate the operating status. Uses a buzzer when an error occurs, the alarm beeps. The standard AC output sine wave, rather than a square wave or modified wave, a wider range can be achieved with a load capacity. According to the test, the conversion efficiency of more than 85%, stable output, to achieve a good experimental results.Key Words:MCU,Inverter,Sine wave, reverse polarity protection目录1引言41.1系统研究的背景41.2 系统研究的意义52 系统的工作原理与结构52.1系统的工作原理52.2系统的硬件结构92.3系统的软件设计103 系统的硬件设计113.1主控制器113.2 DC-DC模块123.3 DC-AC模块163.4 保护模块213.5直流5V电路设计233.6显示与报警模块234.系统的软件设计244.1开发环境介绍254.2 SPWM程序设计284.4液晶驱动程序设计344.5 输出采样程序设计385完毕语40致41参考文献41附录一系统原理图42附录二系统源程序错误!未定义书签。

基于单片机的高性能三相变频电源
1 引言变频电源是一种电源变换设备，因具有输出波形纯正、输出电
压稳定、输出频率和输出电压可调等优点。

其良好的性能，在传感、仪器仪表、工业控制等领域有广泛应用。

本文主要介绍利用SPMC75F2413A 和
IPM（PS21865A）实现高性能三相变频电源的开发。

2 芯片特性简介
SPMC752413A 是μ’nSP™系列产品的一个新成员，是凌阳科技新推出的专用
于变频驱动的16 位微控制器。

其拥有性能出色定时器和PWM 信号发生器组。

SPMC75F2413A 在4.5V~5.5V 工作电压范围内的工作速度范围为0~24MHz，
拥有2K 字SRAM 和32K 字闪存ROM；最多64 个可编程的多功能I/O 端口；
5 个通用1
6 位定时器/计数器（其中有二个电机驱动专用PWM 波形发生器，二个位置侦测接口定时器），且每个定时器均有PWM 发生的事件捕获功能；2 个
专用于定时可编程周期定时器；可编程看门狗；低电压复位/监测功能；8 通道
10 位模-数转换。

在这些硬件外设的支持下SPMC75F2413A 可以方便实现各种变频系统。

SPMC75F2413A 的特性如下：
3 系统总体方案介绍本高性能三相变频电源系统主要由凌阳16 位单片机SPMC75F2413A、三凌的IPM 功率模组芯片PS21865A 组成，系统框图如图3- 1。

图3-1 系统框图这个系统的功能：(1) 系统运行参数可调化，以适应不同应
用的需要调整系统的输出频率和输出电压；(2) 拥有实时的信息和状态显示，。

基于单片机的逆变电源设计摘要：为了适应当今新能源发展速度，逆变电源技术也在不断更新换代。

本文介绍了一款基于STM32芯片的SPWM逆变电源系统。

采用BOOST升压技术和SPWM逆变技术，将180V的直流电转换成220V的工频优质正弦交流电。

直流电经过升压斩波电路进入控制电路，在经过LC低通滤波器，滤除高次谐波，得到频率可调的正弦波交流输出。

本系统由升压模块，逆变模块，控制模块，反馈模块，保护模块构成具有良好的性能并实现了数字智能化为家用电器提供了一种可靠、优质的交流电源。

关键词：STM32逆变电源SPWM升压斩波电路1.课题研究背景和意义在日新月异的今天，新能源的应用范围越来广阔，而对于如何将其所转化的电输入到电网或者设备所需要的稳压恒频、体积小、重量轻、噪音低、效率高的交流电成为了成为逆变电源研制领域所要解决的问题。

逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它的作用是将输入的高低不同压，大小不同频的电转化为电网、设备、用户所需频率的交流电输出。

目前逆变电源所跨领域之大，所涉范围之广逆变电源的改进不仅能在新能源中有着不可缺少的作用，还在车载电器、野外作业、应急抢险和移动办公中有着重要的地位；而各行各业要求着逆变电源朝着更高的效率，更低的成本和更高的可靠性，还必须环保无污染，但是传统的逆变电源难以实现以上要求。

因而研究数字化、模块化的绿色逆变电源技术对当今提出的节能，高效，绿色，环保工业口号实现具有重要意义。

1.课题研究内容本论文基于当前新能源发展活跃的背景下市场对逆变电源特定负载性能和外特性功能要求下，设计了一种还具备安全可靠、高效、高功率因素、低噪音、绿色无污染的基于STM32单片机芯片的逆变电源。

1.系统总体设计1.系统设计指标采用STM32单片机作为控制主控芯片来设计一款能产生可靠、优质的交流正弦逆变电源。

开关频率：21.5KHz输入电压：直流电48V输出电压：交流电220V/50Hz输出功率：5kw逆变效率：90％1.1.总体设计方案本文采用TL494芯片与 STM32芯片来分别控制前一部分直流升压电路和后一部分的逆变电路。