资源描述：
《基于pic单片机的三相正弦波变频电源的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、电源技术与应用PowerTechnologyandItsAplication基于PIC单片机的三相正弦波变频电源的设计1,2张华林(1.漳州师范学院物理系,福建漳州363000;2.厦门大学自动化系,福建厦门361005)摘要:提出了一种基于PIC单片机设计的三相正弦波变频电源。样机实践证明,该电源切实可行、成本低廉,且具有输出频率可调、缺相保护、过流保护、不平衡保护等特点。关键词:单片机三相PWM变频三相逆变控制常用的方式有三种:一是基于可编程3EU=≈0.67E逻辑器件的对称规则采样法,产生SPWM信号以实现逆*2
2、!变控制;二是利用DSP芯片产生SPWM信号以实现逆变由上述分析可知,图1信号中主要成份为基波,而控制;三是用专用芯片配合微处理器产生SPWM信号实高次谐波是五次、七次、十一次等,消除了对逆变输出波现逆变控制。上述三种方法有一个共同缺点,就是实现形影响较大的3k次谐波,且各高次谐波的幅值相比基成本高。本文提出一种新的利用单路PWM实现三相逆波幅值很小。故而只需设计实现图1所示的波形图,再变控制的设计方法,这种方法充分利用单片机的片内资加上滤波器,滤除高次谐波,即可获得正弦波。本文正是源,而且各种参数的取样显示和各种保护
3、功能都尽可能基于这一原理设计三相正弦波变频电源。利用软件实现,大幅度节约了系统成本。v(t)1设计原理E设以T为周期的周期信号v(t)为奇函数,即v(t±T)0.5ET=-v(t);且v(t)为奇谐函数,即v(t±)=-v(t),其波形图-T01/6T2/6T3/6T4/6T5/6TTt2如图1所示,则该信号傅里叶级数的an项为零,bn的偶数项亦为零。由图1可知,脉冲波形前半周期的表达式为:图1周期信号v(t)"$ET$0!t<$26$2硬件设计$$$TT2.1系统结构v(t)=#E!t<$63$整个系统硬件结构如图2
4、所示。$$$ETT$!t<$232%因此,v(t)的傅里叶级数为:+∞2n!v(t)=-&bnsintn=1TTT2n222n!2[1-(-1)]2n!式中,bn=’v(t)sintdt=’v(t)sintdtTTTT0T2所以v(t)仅含奇次谐波,其中,(2k+1)次谐波分量为:T242(2k+1)!该系统的控制核心采用美国Microchip公司的b2k+1=’v(t)sintdt=T0TPIC16F877A单片机,由单片机控制三相桥式逆变电路的2E(1+(-1)ksin(2k+1)!)工作状态,单片机检测输出线电压
5、并调整三相桥式逆变(2k+1)!6电路以维持恒定的输出线电压;单片机检测三路线电由此可得各奇次谐波分量的幅值为:流,并由此判断是否进行过流保护、缺相保护、三相不平3E3E3Eb1=,b3=0,b5=,b7=,b9=0,⋯⋯衡保护;通过键盘由单片机调整设定输出正弦波的频!5!7!率,且由数码管显示当前负载工作电压、电流、频率、功从而可得周期信号v(t)的基波有效值为:《电子技术应用》2007年第7期欢迎订购《电子技术应用》2000～2006年合订光盘(010-82306084)141电源技术与应用PowerTechnol
6、ogyandItsAplication率等参数。2.2电路设计整个系统硬件电路图如图3～图5所示(图中的器件参数均为输出36V线电压,1A电流而设计)。图3中直流电源电路为各模块供电。图3中输出电压取样电路由变压器对输出线电压降压后再整流、滤波实现,该电路产生信号送往单片机,单片机根据此信号判断并调整输出电压(调整PWM信号的占空比)。图3中输出电流取样模块(共三组)利用交流互感器感应出输出电流的千分之一,经取样电阻转换为交流电压,再经整流、滤波、放大后送入单片机,单片机根据此输入信号判断输出电流大小,并由此决定对电路
7、是否进行过流保护、缺相保护和不平衡保护等。图4是单片机电路。单片机判断到电路工作异常后则控制逆变电源输入保护控制电路,使其断开继电器,逆变电路输出为0,进入保护三相逆变控制是本硬件设计的核心电路。图5是三状态;图4中单片机显示电路显示系统各种测量值,按相逆变控制电路。图5(a)用来产生三相逆变控制电路图键可设定逆变输出电压的频率、显示数值类型(如电流、5(b)六个晶体管所需的控制信号。G1、G3、G5控制信号电压、频率、功率)。产生原理一致,G2、G4、G6控制信号产生原理一致。G1控制过程如下:单片机RC2引脚产生的
8、PWM信号经与门延时,在RC4的控制之下加到Q14,当Q14基极为低电平时,Q14截止,Q24截止,Q26导通,加在晶体管Q1的栅、源极的电位近似相等,Q1截止;当Q14基极为高电平时,Q14导通,Q24导通,Q26截止,在电解电容C32的自举下,加在晶体管Q1的栅、源极的电位差为12V,使Q1导通。G2控制过程如下:当RC5为高
