本文将介绍一款根据ARM操控的逆变器电源电路规划计划及其使用。
体系总体计划
总体规划框图
如图1 所示， 逆变器体系由升压电路、逆变电路、操控电路和反应电路组成。低压直流电源DC12V经过升压电路升压、整流和滤波后得到约DC170V高压直流电，然后经全桥逆变电路DC/AC转化和LC滤波器滤波后得到AC110V的正弦沟通电。
逆变器以ARM操控器为操控中心，输出电压和电流的反应信号经反应电路处理后进入ARM处理器的片内AD，经AD转化和数字PI运算后，生成相应的SPWM脉冲信号，改动SPWM的调制比就能改动输出电压的巨细，然后完结整个逆变器的闭环操控。
1、SPWM计划挑选
1.1、PWM电源芯片计划
选用一般的P W M电源操控芯片，如SG3525、TL494、KA7500等，此类芯片的长处是可以直接的产生脉宽调制信号，可是它缺陷是波形线性欠好，而且振动产生器是依靠充放电电路而产生波形，当要PWM芯片产生SPWM信号需求附加额外许多电路。
1.2、CPU软件计划
选用CPU产生SPWM脉冲，如单片机、ARM或DSP等，此种办法的长处是脉宽可以经过软件的方法来调理，不只精度较高，而且外围电路也很简单廉价。
终上所述，挑选STM32F107(ARM)完结SPWM脉冲的产生和整个逆变器的操控。
2.体系硬件电路规划
2.1 CPU操控器
CPU 是整个逆变器的中心部分，首要担任反应信号的收集、数字PI闭环核算、PWM波输出、参数设置和外部通讯。CPU选用的是ST公司最新推出的 STM32F107系列ARM芯片。该系列芯片选用ARM公司32位的Cortex M3为中心，最高主频为72MHz,Cortex中心内部具有单周期的硬件乘法和除法单元，所以合适用于高速数据的处理。芯片具有三个独立的转化周期，最低为1μs的高速模数转化器，三个独立的数模转化器带有各自独立的采样坚持电路，所以特别合适三相电机操控、数字电源和网络使用。芯片还带有丰厚的通讯单元，包含1个以太网接口、5个异步串行接口、1个USB从器材、1个CAN器材、I2C和SPI等模块。
2.2 驱动和逆变电路
逆变主电路如图2所示选用根据H桥的单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路首要由Q1、Q2、Q3、Q4四个MOSFET构成。在AC于OUT之间假如参加负载就构成了逆变回路。操控Q1、Q2、Q3、Q4按必定的次序导通、截止就可以得到所要的正弦波形。
关于本规划，开关管的挑选首要以它的额外电压和额外电流为根据。这儿挑选额外电压为500V,额外电流为20A的IRFP460N沟道增强型MOS管为开关管。可满意规划的要求。为了约束MOSFET门极的驱动电流，需求在门极串联限流电阻，避免由过流导致的器材损坏。
2.3 滤波电路
经过两路SPWM信号的驱动在负载电阻上产生的电压波形是按正弦规则改变的方波。它是一个双极性的SPWM波形。实际需求的是频率为50Hz的正弦波，因而需求将SPWM波进行滤波。一般的PWM逆变器选用LC低通滤波器。关于LC滤波器的规划，首要考虑滤波器的截止频率，LC滤波器的截止频率见式(1)。
归纳考虑滤波器输出电压谐波失真度、体系的动态呼应以及体积、分量等要素，选取截止频率，选取。
2.4 推挽升压电路
推挽升压电路选用两个参数相同的MOSFET管和升压变压器组成，推挽变压器的特色是效率高，损耗低，适用于低输入高输出。推挽升压电路如图3所示，选用两个MOS管别离注册的结构，选取IPRF250场效应管，额外电流为30A，额外电压为250V，在可以满意要求的一起内阻较小，是最为合理的挑选。
3.体系软件规划
CPU首要功用是完结闭环PI操控算法、发送SPWM脉冲、毛病维护、数据显现和长途通讯。体系软件首要是对STM32芯片的编程，开发环境选用德国Keil公司KeiluVision4软件，编程言语选用C言语。
程序由主程序和若干子程序：通讯程序、采样子程序、PWM中止程序、显现程序等组成。进入PWM中止后，首要对各路反应信号进行收集和处理，该流程图如图4 所示，然后经数字PI调理器运算后产生PWM脉冲输出，经驱动电路阻隔扩大后驱动MOSFET，完成整个逆变电源体系的闭环操控。
逆变器选用全数字操控，一切参数均能经过显现面板进行设置，数码管够实时显现逆变器体系的输入电压、输入电流、输出电流、输出电压、运转状况、毛病信息等，当产生毛病时，CPU将一切PWM脉冲悉数封闭，然后将过压、过流、过载等毛病信息显现出来，而且蜂鸣器发声报警。
试验成果
其间图5(a)是CPU宣布的两路互补对称的SPWM脉冲波形，死区时刻是3us;图5(b)是全桥逆变电路其间一个桥臂上下MOSFET的驱动波形;图 5(c)是逆变器输出沟通正弦电压波形;图5(d)是逆变器电流输出波形。从图中咱们可看出逆变器输出电压波形几乎不失真，输出电流THD操控在5%以内，达到了很好的操控作用。
总结
本文提出的一种ARM操控的逆变器的规划计划，是根据ARM(STM32F107)的全数字操控的逆变器，其具有高精度、小体积、全数字等特色，一切电源参数直接经过人机界面设定并存储，并具有与上位机长途通讯的功用。试验标明，该计划中做规划的逆变器可以完成软启动功用，当呈现过流、过压、过载状况时，可以敏捷封闭PWM脉冲和关断MOSFET，并及时将毛病信息显现出来，完成了逆变器的智能化。
