本体系完成输入直流电压15V，输出沟通电压有效值10V，额定功率10W，沟通电压频率在20至100Hz可步进调整。以MSP430单片机为操控中心，发生SPWM波操控全桥电路，然后通过LC滤波电路得到失真度小于0.5%的正弦波。选用PID算法反应操控使输出沟通电压负载调整率低于1%，选用开关电源作为辅佐电源、合理选用MOSFET等使体系功率到达90%，选用输入电流前馈法来估量输出电流以完成过流维护以及自恢复功用。
导言
要求完成单项正弦波逆变电源，输入直流15V，输出沟通电压有效值10V，功率10W，且频率20至100Hz步进可调，要求波形无显着失真，负载调整率小于1%，功率尽或许高，体系要具有过流维护以及自恢复功用。因为输出功率较小，为了进步体系的功率，咱们选用TI供给的MSP430系列超低功耗微操控器来发生SPWM波，合作TI超低导通电阻和快速导通MOSFET，在MOSFET的驱动上运用TI开发的高驱动才能半桥驱动芯片UCC27211。体系简洁明了，以最简略的办法完成了一切的功用，且使用矩阵按键和LCD显现设备为用户供给了杰出的交互界面。以下将会集叙述体系的大体结构和详细的完成办法。
1 体系计划
设Ud为直流输入电压，Uo为输出电压。输出电压Uo的打开傅里叶级数为
考虑到体系功率，不需求进行boost升压，能够直接逆变。故本体系结构图如图1所示。SPWM信号操控硬件全桥电路，然后通过LC滤波电路能够得到正弦波。以MSP430单片机为中心的数字操控体系需求采样电流量、操控硬件电路体系以及构成杰出的人际交互界面。
1.1 硬件电路设计
全桥逆变和LC滤波电路如图2所示。L_PWM和H_PWM由43O单片机发生通过6N137阻隔进入MOS驱动芯片UCC27211驱动全桥，后级LC滤波器的截止频率为
能够滤除载波频率。考虑到MOS管需求相对较小的导通电阻RDS(on)和较小上升时刻和下降时刻的，本体系选用CSD19506。本体系需求驱动全桥，为了进步MOSFET的导通速度，下降开关损耗，因而选用TI供给的高速半桥驱动芯片UCC27211。图2是全桥部分电路图。
1.2 体系软件设计
软件结构框图如图1，主程序框图如图3。程序履行的流程如下所述：单片机上电之后，体系进行按键、片上ADC12和LCD显现屏初始化，程序查询按键，若有相应按键按下，修正正弦波频率，然后AD采样电流判别是否过流；不然回来持续查询按键。假如输出过流，程序将封闭SPWM输出，延时自恢复；不然回来按键查询。
2 技术细节
2.1 SPWM波的发生
本体系选用天然采样法发生SPWM波，以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较，在两个波形的天然交点时刻操控开关器材的通断。其长处是所得SPWM波形最接近正弦波，但因为三角波与正弦波交点有恣意性，脉冲中心在一个周期内不等距，然后脉宽表达式是一个逾越方程，若选用实时核算的办法得到SPWM波的话，核算繁琐，非MSP430所能担任。本体系充分使用MSP430的定时器，搭建了一个简易的DDS；让其计数器作增减计数构成三角波载波，再把正弦波表作为数组预先存入MSP430中，咱们只需在定时器中止中更新比较寄存器数值即可得到调制正弦波。因为MSP430定时器自带比较功用，两者比较即可得到SPWM波输出，继而撇开了繁琐的逾越方程求解。终究咱们使用此办法得到的SPWM波滤波后的正弦波失真度到达了0.5%。图4是天然采样原理图。
2.2 功率进步
影响逆变电源功率的要素有许多，比方体系的静态损耗，辅佐电源功率过低，构满意桥的MOSFET带来的导通损耗和开关损耗过大以及桥路顺时一起导通带来的损耗等，针对这些问题，咱们逐个提出了改进的办法。关于体系的静态损耗，咱们选用TI的低静态电流芯片和超低功耗单片机作为体系主控芯片，别的为了下降辅佐电源带来的损耗，咱们选用开关电源作为体系的辅佐电源，最大极限的进步辅佐电源的功率；TI最新开发的超低导通电阻MOSFET有助于削减逆变电源开关管的导通损耗，别的其超快的导通速度合作SPWM波死区时刻的设定使得全桥的开关损耗大幅度下降。以上办法使得体系在满载时功率高达90%以上。
2.3 输出电压PID调理
因为输入电压跟着负载变大会有下降，切体系滤波电感具有电阻成分，这些要素导致在体系开环下负载调整率较大，因而本体系选用闭环反应调整输出电压安稳在10V。咱们选用经典PID反应调整，对输出电压进行采样，与参阅电压比较得到差错电压后进行位移式PID调理，PID运算输出作为SPWM的调准则K，与正弦波表相乘后构成新的波表进行生成SPWM波运算。用此办法后负载调整率降到了1%以下，图5是反应进程框图。
2.4 输入电流前馈完成过流维护
因为输出电流是沟通，且与体系不共地，为了不添加体系的复杂度，本体系并没有直接丈量输出电流来完成过流维护，而是丈量体系的输入电流，因为实践中输入输出满意Pout=Pin*η，而功率尽管跟着负载的改变而改变，可是整体来说相对安稳，故能够选用二次拟合得到功率随输入电流改变的关系式，这样可得到输出电流表达式：Iout=Uin*Iin*η/Uout，继而完成输出电流的监测。
3 逆变电源的使用远景
逆变电源具有以下长处：
(1)变频，逆变电源能将市电转换为用户所需频率的沟通电。
(2)变相，逆变电源能将单相沟通电转转为多相沟通电，也能将多相沟通电转换为单向沟通电。
(3)逆变电源能将直流电转换为沟通电，能将低质量的市电转换为高质量的稳压稳频的沟通电。
正是因为以上的这些长处，使得逆变电源在生活中得到了广泛的使用。就现在看来逆变电源现已使用于航空，帆海，电力，铁路交通，邮电通信等许多范畴。并且跟着很多研讨的投入越来越多的范畴都呈现了逆变电源的身影。尤其是让全世界都非常重视的动力问题和环保问题，逆变电源也正在被用于其间。如今最典型的当属太阳能光伏逆变器了，它的使用使太阳能发电直接并入电网成为了或许。总而言之，越来越多的新式范畴都在逆变器的随同之下诞生，纵观它的发展趋势，咱们不难知道其使用远景一片大好。
