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基于单片机控制的逆变电源研究

王晓锋  
【摘要】:随着电子技术的不断发展,逆变电源的应用日益广泛。应用模拟电路控制逆变电源的技术已经发展多年,但是它仍存在着诸如电路结构复杂、抗干扰能力弱和调试困难等缺点。随着高性能微处理器的出现,使得逆变电源的数字化控制成为现实。数字控制技术能够简化电路,克服温漂,是逆变电源的发展趋势。本文顺应这种趋势设计了一台基于单片机控制的高频链正弦波逆变电源。 文章首先阐述了逆变技术的发展历程和研究现状,同时着重介绍了逆变器数字控制技术的应用前景,提出了本课题的主要研究内容。 在逆变系统方案选择与设计部分,分析与比较了几种具有代表性的逆变器系统结构及其控制策略的优缺点,确定采用单极性SPWM控制方式的单向电压源高频链逆变器结构,该结构具有技术成熟,可靠性高,易实现等优点。 在系统前级DC-DC推挽升压的设计部分,首先对推挽电路结构的基本原理进行分析介绍,依此计算出功率开关管、整流二极管及输出滤波器的相关参数并选择合适的器件;接着,基于TL431和PC817设计了隔离式电压反馈电路;在高频变压器设计部分,通过公式推导计算出磁芯的最大功率容量、初次级匝数比和绕线规格。 系统后级DC-AC部分包括硬件设计和软件设计两部分。在硬件设计中,从全桥型DC-AC逆变器拓扑结构和原理特性入手,设计了RCD吸收缓冲电路、后级输出滤波器、过流保护电路以及电压采样调理电路。在软件设计部分,基于PIC16F73单片机实现了SPWM驱动波形的生成及数字PID闭环反馈。 最后,对逆变电源各个关键工作点的波形以及在不同负载情况下的最终输出波形进行测试分析。实验结果表明,本电源基本达到了设计指标的要求。


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