三相正弦波变频电源

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1、三相正弦波变频电源摘要本系统主要由单片机8051（2片）、7289输入输出芯片、LCD显示、变压电路、整流模块、IR2130、TL494比较器电路、互感电路、AD转换电路几个部分组成。采用单片机输出三相正弦信号，经过TL494和驱动芯片IR2130产生相应的SPWM信号，,用ZLG7289键盘输入单片机可以实现一定范围內的频率改变,从而控制输出信号的频率。用电压和电流互感器测得线电压相电流大小，反馈至单片机供以显示及控制。该电路频率率范围宽、稳定度和精确度高、设备简易、操作方便；但因为涉及高压电路，比较危险。关键词：8051TL494SPWMZ

2、LG7289一．方案论证与比较1．SPWM信号的产生SPWM电源具有输出波形中低次谐波含量低、噪声小等优点，已为交流传动、UPS系统或变频调压电源普遍采用，在允许的范围内提高载波频率是充分发挥脉宽调制优越性的努力方向，而提高PWM信号的控制精度亦是改善输出波形质量的重要环节。实现产生SPWM波形的方案有：（1）分立元件和集成运放构成的模拟控制电路；（2）专用模拟集成脉宽调制器，如SG3524、SG3526、TL494等；（3）通常与八位或十六位单片微机配套使用的专用SPWM数字信号发生器，如英国的HEF4752、荷兰的MKII、日本的MB63H

3、110以及西门子公司的SLE4520等；（4）用微机软件产生的数字SPWM电路。四种方案中，数控电路的抗干扰能力明显优于模拟控制电路；专用的集成电路芯片控制信号载波信号稳定，频率可根据需要随意调制，是首选方案，但是由于题目明确规定不允许使用产生SPWM信号的专用芯片，只好放弃该方案；分离元件与集成运放构成的模拟电流明显易被干扰，信号质量较差；模拟集成脉宽调制器必须接收外部输入的调制信号，无法独立工作；专用软件编程的方法，由于受微机字长、运算速度等因素的影响，在载波频率较低，控制精度不高的系统中用微机控制较为方便，但同时也无法实现频率可调的功能。

4、综合以上几种方案，我们采取了由微机软件产生调制信号，送入TL494进行调制的方案。目标频率值通过7289输入单片机，相同频率的正弦波输入TL494，控制载波信号的频率，从而实现了频率可调；而TL494的调制功能也足以产生高质量的SPWM信号。2．电压电流的测量：方案一：直接测量线电压，将相电流串电阻测量电压，然后通过AD转换器测出电压值，从而可以计算出线电压值和相电流值，然后计算出相电压值。方案二：采用电压、电流互感电路，将一次侧的大电压大电流转换为二次侧较小的电压电流来测量，然后通过AD转换器测出电压值，从而可以计算出线电压值和相电流值，然后

5、计算出相电压值。两种方案相比较，第二种法案将一次回路的高电压、转为二次回路的低电压，可使测量仪表和保护装置标准化，使二次设备结构轻巧，价格便宜；  使二次回路不受一次回路限制，接线灵活，维护、调试方便；使二次与一次高压部分隔离，且二次可设接地点，确保二次设备和人身安全。因此，我们采用这种方案。3输入输出方案由于本题目对输入要求较低，只要求输出目标频率的正弦波，我们采取了7289的键盘输入，输入值准确，实现方便。在输出方面有3种方案可供选择：（1）采用LED显示。显然，这只能显示非常有限的符号和数码字。对了本设计要求显示的功能是不适应的。（2）采

6、用字符式LCD显示，这可以用英文显示较为清晰的提示和数字，基本可以满足显示要求。但是英文的显示界面不易被人接收（3）采用点阵式LCD显示。这是最复杂的实现,需要大量的显示工作，但其功能也是最为强大的。采用点阵式LCD，同时配合点阵汉字库，可以实现汉字显示，使得界面非常亲切。综合3种方案，我们采用了方案3，实现了准确的数字显示和全中文界面。二．系统设计1.总体方案设计如下变压器逆变整流三相负载220VAC_________SPWM信号合成电压电流测量过流缺相不对称保护8051单片机键盘输入LCD输出2模块简要说明、（1）控制系统模块：控制系

7、统包括两片单片机，单片机A接收键盘输入的频率值，并输出该数值到单片机B，同时对AD采样值进行处理，送显示送数值至LCD，需要保护时切断电源；单片机B接收A送来的频率值，输出相应频率信的正弦波。（见附图1）（2）输入输出模块：通过zlg7289向单片机输入目标频率，通过128*64点阵的液晶显示测量所得的电流电压数据，完全可以满足显示要求。（3）降压整流逆变模块：将220v的交流电经隔离变压器降压，经整流桥变为直流电，然后通过逆变电路逆变为目标频率的交流电。（4）SPWM模块：三片TL494将单片机送来的三相正弦信号进行调制，得到六路SPWM信号

8、经IR2130驱动逆变电路。(5)保护电路：由单片机对AD值进行处理，当需要过流保护、负载缺相保护及负载不对称保护时切断断开主电路中的继电器，对电路进