基于AVR單片機(jī)的數(shù)字正弦逆變電源設(shè)計(jì)

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(jì)方法。采用SG3525A與AVR系列單片機(jī)AT90PWM2作為控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。SG3525A產(chǎn)生PWM波進(jìn)行前端的推挽升壓控制，通過(guò)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(duì)后級(jí)全橋逆變進(jìn)行控制，通過(guò)采樣全橋逆變后的輸出電流以及輸出電容電壓，實(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1 kW樣機(jī)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(duì)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(jī)AT90PWM2的數(shù)字正弦逆變電源，前級(jí)SG3525A采用PWM控制升壓電路實(shí)現(xiàn)輸入和過(guò)熱保護(hù)。后級(jí)單片機(jī)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(jì)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(jí)推挽升壓和后級(jí)全橋逆變的2級(jí)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(guò)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(guò)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(lái)控制前級(jí)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(shí)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(jí)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。