基于AVR單片機的數(shù)字正弦逆變電源設(shè)計

摘要：提出一種高性能的直流-交流(DC-AC)數(shù)字式正弦逆變電源的設(shè)計方法。采用SG3525A與AVR系列單片機AT90PWM2作為控制器進(jìn)行設(shè)計。SG3525A產(chǎn)生PWM波進(jìn)行前端的推挽升壓控制，通過直流母線上高電壓的負(fù)反饋，使得全橋逆變的輸入電壓保持穩(wěn)定。AT9OPWM2的波形發(fā)生器產(chǎn)生SPWM波形對后級全橋逆變進(jìn)行控制，通過采樣全橋逆變后的輸出電流以及輸出電容電壓，實現(xiàn)雙閉環(huán)控制，使得逆變電源在各種不同類型負(fù)載條件下都能具備良好的輸出特性以及負(fù)責(zé)效應(yīng)。實驗結(jié)果表明：1 kW樣機性能穩(wěn)定，逆變效率大于90％，在不同種類的滿功率的負(fù)載條件下均能保持電壓精度為220 V±l％，頻率精度50 Hz±O．1％，THD小于l％。
關(guān)鍵詞：數(shù)字式；逆變電源；AT90PWM2；雙閉環(huán)控制；SG3525A

逆變電源應(yīng)用廣泛，特別是精密儀器對逆變電源性能要求更高。好的逆變電源不僅要求工作穩(wěn)定、逆變效率高、輸出的波形特性好、瞬態(tài)響應(yīng)特性好，還要求逆變電源小型化、智能化、并且具備可擴(kuò)展性。因此，這里提出一種基于AVR系列單片機AT90PWM2的數(shù)字正弦逆變電源，前級SG3525A采用PWM控制升壓電路實現(xiàn)輸入和過熱保護(hù)。后級單片機AT90PWM2使用單極性倍頻SPWM控制方式進(jìn)行全橋逆變，且進(jìn)行輸出保護(hù)。

1 總體設(shè)計及工作原理
逆變電源的系統(tǒng)整體框圖如圖l所示，系統(tǒng)的主電路采用前級推挽升壓和后級全橋逆變的2級結(jié)構(gòu)，這樣可以避免使用工頻變壓器，有效降低電源的體積和質(zhì)量，提高逆變效率。其工作原理為：12 V的直流輸入電壓經(jīng)過濾波后推挽升壓和全橋整流升壓到350 V的直流母線電壓，再經(jīng)過全橋逆變電路轉(zhuǎn)變?yōu)?20 V／50 Hz的工頻交流電。

為了減小輸入電壓的影響，采樣全橋整流后的輸出電壓作為反饋電壓來控制前級推挽升壓電路的控制器，調(diào)節(jié)SG3525A輸出PWM波形的占空比，使得直流母線的電壓始終保持在350 V。同時采樣輸出濾波電容上的電壓和輸出濾波電感上電流，采用電壓電流雙環(huán)控制，調(diào)節(jié)后級全橋逆變電路的SPWM的輸出，從而得到良好的輸出波形特性以及穩(wěn)定的負(fù)載特性。