智能化逆变电源研制及其spwm波软件生成

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1、智能化逆变电源研制及其SPWM波软件生成摘　要：介绍了一种基于微处理器的中小功率逆变电源系统，讨论了系统的硬件、软件设计和正弦脉宽调制(SPWM)波的生成和输出稳压方案的设计，提出了一种软件实现SPWM波的新方法.实验数据表明，该系统具有良好的稳压性能和很小的波形失真，说明该设计是有效的.关键词：逆变电源；不间断电源；正弦脉宽调制；稳压分类号：TM91；TM464　　　文献标识码：A文章编号：1006-2467(2000)02-0273-03DevelopmentofIntelligentInverterSupplyandGen

2、erationofSPWMWavebySoftwareTANZheng-hua　HUGuang-rui　RENXiao-lin（Dept.ofElectronicEng.,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai200030,China）Abstract：Thepaperintroducedaninvertersupplysystemrealizedbysinglechipprocessoranddiscussedthedesignofhardwareandsoftware,especiallythegene

3、rationofSPWMwaveandthedesignofvoltage-stabilizingscheme.FurthermoreitputforwardasortofnewmethodrealizingSPWMwavebysoftware.Theexperimentalresultsshowthatthesystemhaswellperformancesinstabilivoltandveryminorwavedistortion,andtherefore,thisdesigniseffective.Keywords：in

4、vertersupply;uninterruptablepowersystem(UPS);sinusoidalpulsewidthmodulation(SPWM);voltage-stabilizing▲　　逆变电源广泛地应用于各行各业，不间断电源(UPS)更是对计算机系统不间断地安全运行起着至关重要的作用［1］.控制方式是其核心技术之一，主流方法是采用正弦脉宽调制(SPWM)控制.一般地，SPWM波形是利用较高频率的三角波与较低频率的正弦波相比较而得到的［1，2］，但其电路复杂，调试困难，而随着微处理器性价比的不断提高，逆变电

5、源已进入了智能化阶段.智能化逆变电源除了利用计算机实现基本功能外，还能够：(1)进行在线监控，自动显示运行参数；(2)进行故障自诊断，具有自动的过流、过压、短路保护功能；(3)实现网络化监控管理等.本文将最新单片机技术与SPWM技术相结合，设计了一种用软件产生SPWM波的方法，并通过改变调制深度(即采用不同的脉宽组)实现了良好的稳压控制.在此基础上，结合功率器件IGBT高速大电流的特点研制出超音频调制频率的逆变电源.系统能够进行自检测，具有过流、过压、过热和短路保护(报警并停止输出SPWM波)等功能，自动稳压性能好、输出波形失真

6、小.另外，利用PIC单片机良好的串行通信能力，采用RS485接口标准与上位机通信，利用上位机对逆变电源进行监测，自动实现各种状态转换，显示各种参数，使逆变电源实现网络化监控.1　系统的硬件设计　　逆变电源研制的核心是SPWM波的生成，智能化的逆变电源利用高速单片机通过软件来实现.采用的PIC系列单片机是由美国Microchip公司推出的，业内首次采用RISC结构的高性价比嵌入式控制器，其总线结构采取数据总线和指令线分离的哈佛(Harvard)结构，具有很高的流水处理速度，故其优秀的性能近年来获得越来越广泛的应用.其中PIC16C

7、73内含4K程序存储器、5路A/D及2路PWM波发生器，使其外围电路极其简单，是理想的单相逆变电源数字控制器.系统硬件框图如图1所示.图1　智能化逆变电源的系统硬件框图Fig.1　Thehardwarediagramofintelligentinvertersupply　　在智能化逆变电源中，单片机对整个电源系统进行控制.首先，软件产生两个相位相差180°的SPWM波形，分别由两个脉宽调制(PWM)口输出(见图2).PWM1、PWM2各经两路高速光耦隔离输出四路控制信号，再由驱动电路转换为18V的PWM波去驱动4只IGBT.IG

8、BT既具备功率器件MOSFET的电压驱动和超高速开关特性，又具有双极性晶体管的大电流开关特性，是当今主流的大功率高速开关器件之一.图2　两个相位相差180°的SPWM波形Fig.2　TwoSPWMwaveswith180°phasedifference　　因为S