基于AVR 單片機的數字正弦逆變電源設計

　　逆變電路是逆變電源的核心組成部分，完成將直流電壓轉變為交流電壓的過程。采用由4 個IGBT 作為功率管組成全橋逆變電路，該電路具有控制方便，功率管利用率高等特可以采用IR2110 驅動電路。IR2110 采用高度集成的電平轉換技術，大大簡化了邏輯電路對功率器件的控制要求，同時提高了驅動電路的可靠性。尤其是上管采用外部自舉電容，使得驅動電源數目較其他驅動器大大減少，如圖2 所示。

　　2.4 輸出LC 濾波電路

　　由于全橋逆變電路的輸出為50 Hz 的基波以及其他高低次諧波，為了得到純正的正弦波形，必須考慮設置濾波環節。因為諧波主要集中在1 倍和2 倍fSPWM附近，所以設置截止頻率fC為fSPWM/5。則有：

　　式中，R 為直流側等效負載電阻，Vout為輸出的電流電壓，P 為逆變器的額定功率。

　　3 系統軟件設計

　　3.1 單片機簡介

　　AT90PWM2 是AVR 系列單片機，該單片機主要特點有：

　　1）高性能的8 位RSIC 結構，1 MIPS/MHz，支持最高16 MHz的時鐘；2）8 KB 系統可編程（ISP）的Flash 存儲器，支持自舉方式編程，512 字節SRAM，512 字節EEPROM；3）4 路PWM通道提供各種PWM 信號， 并可以進行死區設置；4）8 路10 位ADC 模塊，1個10 位DAC 模塊，2 個模擬比較器；5） 多達29 個中斷源；6）支持UART，SPI，I2C 通信方式。其引腳功能分布圖如圖3 所示。

　　其中，PSCOUT00～PSCOUT21 引腳為SPWM 波輸出引腳，用來驅動功率開關管，SD 引腳為IR2110 的使能控制，用來開通或者鎖定SPWM 的導通。V_MAIN，V_OUT，I_OUT 引腳分別用來采樣母線電壓，輸出電容電流以及電感電壓。單片機還包括使用LED 報警功能， 驅動風扇在過熱時啟動散熱功能，ISP 在線下載更新驅動程序以及預留串口通信功能。