SPWM调压系统设计.doc

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1、武汉理工大学开放性实验报告（C类）项目名称：SPWM调压系统设计实验室名称：创新实验室组别：606-09学生姓名：目录1系统总体方案设计12模块电路设计12.1buck电路设计12.2全桥逆变电路设计32.3控制及辅助电源电路53系统软件设计6附录8SPWM调压系统设计摘要：本SPWM调压系统是基于软件生成SPWM波，通过驱动电路驱动全桥逆变器，输出交流电。单片机选用STM32，72M的主频能够胜任整个系统的工作。由于是软件操作，相比于模拟电路来说，更具有可控性，但是不能够连续变频。调压采用前级buck电路。通过16位DAC8532转换器能够精准控制buck的输

2、出电压，作为H桥的输入电源，从而使输出电压连续可控。关键字：SWPMSTM32buck全桥1系统总体方案设计根据题目要求，本系统主要由三大部分组成，即STM32单片机控制模块，buck前级调压模块，全桥逆变模块。控制目标是输出交流电压的峰峰值和频率。全桥逆变模块buck调压模块STM32控制模块图1-1系统模块图STM32单片机输出两路带死区的SWPM信号驱动全桥逆变电路，经过输出滤波电路，产生正弦波形。定时器3分频，工作在24MH，PWM的占空比按正弦规律变化，载波频率设为20k。则一个周期内有400个采样点。定时器的计时周期为1200。软件生成一个正弦表即可

3、。2模块电路设计2.1buck电路设计BUCK电路是本系统最重要的部分。输入固定20V，输出电压可调。电压电流的检测，DA控制都在BUCK电路里完成。电路图如下页所示。选定开关频率。则由知，当取102时，。故取。误差放大器同相端做输出电压反馈端。为了达到数控的目的，反相端不再像BOOST电路那样接一个固定电压，此处用接口引出，连接外部DA。输出电压分压接到1号引脚做反馈外，也要用接口引出，做电压检测。AD采集此处电压即可。图2-1BUCK控制部分图2-2BUCK拓扑结构部分为了使输出纹波系数小，BUCK电路一般工作于连续模式。相比于BOOST电路，BUCK的输出

4、滤波电感要大很多。BUCK电路电感的设计应使输出电流最小时，也能工作在连续模式。这个电流最小值通常取额定电流的0.1倍，即。从理论分析可知，BUCK电路的电感值越大越好。实际应用中要考虑到性价比和体积等等制约因素。BUCK电路的工作频率不可取的太高，一般不超过50kHz，本设计中取。电感计算公式如下：其中，，，。当时，输出滤波电感有最大值，带入计算可以得到：BUCK电路输出滤波电容作用和BOOST电路相同。预设定BUCK电路的输出纹波是50mV，即。代入参数可以得到：。根据以上计算，对本系统的BUCK变换器的参数选取如下：，ESR是产生输出纹波电压的主要因素，为

5、了减小输出滤波电容的ESR，将输出滤波电容用几个小的并联。可以达到更好的效果。图2-3DA转换电路DA转换电路是buck模块的重要部分。它决定了输出电压的准确度与精度。单片机通过控制DA的输出电压来控制最终的正弦波峰峰值。为了达到更好的效果，DAC选用了16位高精度的DAC8532。采用基准源芯片作为DA的基准，输出电压稳定。2.2全桥逆变电路设计全桥逆变电路是整个系统的核心。完成了功率变换，信号滤波及调频等功能。全桥主电路由4片IRF3205组成，为了可靠工作，有吸收电路保护开关管。驱动电路使用了IR2110，上下管的控制相互独立，驱动能力强。PWM控制就是对

6、脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。当采用正弦波作为调制信号来控制输出PWM脉冲的宽度，使其按照正弦波的规律变化，这种脉冲宽度调制控制策略就称为正弦脉冲宽度调制，产生SPWM脉冲，采用最多的载波是等腰三角波；因为等腰三角波上任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称，当它与任何一个平缓变化的调制信号波相交时，如果在交点时刻对电路中开关器件的通断进行控制，就可以得到宽度正比于信号波幅值的脉冲。在调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。图2-4全桥主电路功率电路有极强的干扰。为了保证单片机的可靠

7、工作，SPWM信号与功率电路必须有隔离。本系统采用了高速光耦6N137。对于20kHz的信号能够完全不失真的隔离。图2-5光耦隔离电路输出滤波电路主要是为了滤除高频开关信号，输出波形称为平滑的正弦波。输出滤波器是一个LC低通滤波器，为了使滤波效果更好，采用了两级滤波。LC谐振频率点设在1kHz，对于开关频率处的谐波至少有10倍以上的衰减。低频信号基本能够输出。图2-6输出滤波电路2.3控制及辅助电源电路控制核心采用STM32F103C8T6单片机。电路图如下页所示。单片机最小系统中带有LM1117-3.3V稳压电源。外部只需要提供5V电源即可工作。NOKIA51

8、10液晶接口和无线接收器