基于AVR 單片機的數字正弦逆變電源設計

　　3.2 控制策略

　　本數字系統采用電感電流反饋控制。將輸出電感電流引入控制系統，和輸出電容電壓一起形成雙閉環控制，通過采樣輸出電感電流和輸出電容電壓，用外環電壓誤差的控制信號去控制內環電流， 調節電流使輸出電壓跟蹤參考電壓值，提高系統的動態響應。雙閉環控制系統由于存在內環回路，增大控制系統帶寬，使得逆變器動態響應加快，輸出電壓的諧波含量減小，對非線性負載的適應能力加強。外環調節器可以按照負荷的變化相應地調整內環調節器的給定值，使調節系統仍然具有較好的品質，所以雙閉環控制系統對負荷變化具有較強的適應能力，可使逆變電源的輸出性能得到較大的改進。為了簡化電壓外環設計，可將電流內環看成一個比例環節，電壓外環看成一個PI 環節。圖4 為雙環控制系統框圖。

　　3.3 軟件流程

　　系統軟件設計采用模塊化設計，主要包括：硬件初始化模塊，正弦表初始化模塊，輸出保護模塊，雙閉環調節模塊，中斷處理模塊。主程序和SPWM 產生中斷處理模塊的流程分別如圖5（a）和圖5（b）所示。

　　4 試驗結果

　　根據以上思想完成制作一臺1 kW 的樣機， 采用IRF3805 作為推挽升壓的功率管，RHRP8120 作為整流二極管， 全橋逆變功率管則采用IRG4PC50UD，SG3525A 的PWM波頻率設置為80 kHz，SPWM 波的頻率設置為10 kHz， 輸出濾波電感L 為2.5 mH，輸出濾波電容C 為4.7 μF，可得正弦交流輸出電壓精度220 V±1%， 頻率精度50 Hz±0.1% ，THD小于1%，逆變效率大于90%，其空載和滿負載時的試驗波形如圖6（a）和圖6（b）所示。

　　5 結論

　　提出了一種前級由SG3535A 控制推挽升壓和后級基于AT90PWM2 的全橋逆變的數字式逆變電源的設計方法。使用AT90PWM2 的波形發生器產生SPWM 波形， 有效簡化電路，利用前端負反饋以及后端的雙閉環調節使得逆變電源具備輸出電壓特性的高性能。預留的串口通信和在線下載功能使得逆變電源具備與上位機通信以及擴展功能，完善的保護措施可使逆變電源在發生故障時，具有完善的指示和自動處理功能。