【正文】 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 參考文獻(xiàn) [1]劉勝利 .高頻開(kāi)關(guān)電源實(shí)用新技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 . [2]沙占友 .新型單片開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 . [3]田立 .51單片機(jī) C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)快速入門 [M].北京 :人民郵電出版社 . [4]徐愛(ài)鈞 .單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言 C51Windows環(huán)境編程與應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 . [5]馬忠梅 .單片機(jī)的 C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 .20xx [6]閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社 .20xx [7]付家才 .單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .2044. [8]謝紅 .模擬電子技術(shù) [M].哈爾濱 :哈爾濱工程大學(xué)出版社 .20xx [9]王衛(wèi)東 .模擬電子電路基礎(chǔ) [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 . [10]徐愛(ài)鈞 . μVision2應(yīng)用實(shí)踐 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 . [11]梁建偉 .基于單片機(jī)高性能可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) [J].科技廣場(chǎng) . [12]胡愛(ài)閩 .基于單片機(jī)的多功能數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 [J].江西煤炭科技 . [13]欒承萍 .基于單片機(jī)的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].機(jī)電信息 . 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 致 謝 在論文完成之際，我首先要向老師表示最真摯的感謝。 (2)系統(tǒng)的復(fù)位，通過(guò)手動(dòng)執(zhí)行中斷，程序運(yùn)行結(jié)束，停止運(yùn)行常用做故障檢測(cè)停機(jī)使用。 當(dāng)采用 20MHz 的時(shí)鐘時(shí)，表 2 中的缺省條件表示 PWM 的頻率為 4882Hz，死區(qū)和短脈沖時(shí)間為 ，正弦波頻率為 50Hz，合成正弦波峰值幅度為電源的 85％。 當(dāng)片選 CS 為低時(shí)，芯片進(jìn)入串行通信狀態(tài)，在每個(gè)時(shí)鐘 CK 的上升沿，數(shù)據(jù)線 DA 上的數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部緩沖器，當(dāng) 11 個(gè)數(shù)據(jù)位全部進(jìn)入緩沖器后，在最后一個(gè) CK 脈沖的認(rèn)可下，數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)入相應(yīng)的寄存器，且命令被立即執(zhí)行。 死區(qū)時(shí)間選擇寄存器 DTIM（地址 100） 設(shè)置 PWM 載波的死區(qū)時(shí)間寬度，地址為 100。 表 AMPR 寄存器數(shù)據(jù) B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 Amp7 Amp6 Amp5 Amp4 Amp3 Amp2 Amp1 Amp0 輸出的三相波幅度 Asin 由式（ 2）算出 Asin=（ DC*AMPR/255） 100％ () 式中： DC 為 后級(jí)功率電路的直流電壓 , AMPR——AMPR 寄存器的值（ 1～255）。故通訊數(shù)據(jù)為 11Bit。因 為芯片直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示，電流較大，且為動(dòng)態(tài)掃描方式，故如果該部分電路電源連線較細(xì)較長(zhǎng)，可能會(huì)引入較大的電源噪聲干擾，將HD7279A 的正負(fù)電源端上并入去藕電容可以提高電路的抗干擾能力。 HD7279A 需要一外接的 RC 振蕩電路以供系統(tǒng)工作，其典型值分別為 R=，C=15PF。此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。電流互感器輸入電流與輸出電壓之間具有較 好的線性關(guān)系。因此，測(cè)量前須對(duì)輸出電壓降壓。系統(tǒng)采用 LED顯示方式，同時(shí)顯示輸出電壓、電流和頻率，顯示電路以 HD7279A為核心組成。 STC通過(guò) 8位 P0端口同 SA4828的地址、數(shù)據(jù)復(fù)用管腳 AD0～ AD7相接，初始化 SA4828，讀取 SA4828內(nèi)部的看門狗定時(shí)器返回的信息，向 SA4828的控制寄存器發(fā)送控制信息， SA4828的 6個(gè)輸出端口輸出的高電平用于控制相應(yīng)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路． SPWM產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)如圖 32． P007 P1 P2 AD07 RS RD MUX ALE WR CS STC SA4828 VDD 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 32 接口示意圖 控制電路設(shè)計(jì) 控制電路以 SA4828和 ATMEL公司的 STC單片機(jī)為核心，完成 SPWM波的產(chǎn)生和系統(tǒng)的檢測(cè)、控制、更新顯示以及查詢按鍵功能： 當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，一旦通電后，單片機(jī)立即對(duì) SA4828進(jìn)行初始化，設(shè)定與逆變器有關(guān)的基本參數(shù)，包括設(shè)置載波頻率，調(diào)制波頻率范圍、脈沖延遲時(shí)間、最小刪除脈沖時(shí)間、調(diào)制波波形選擇、幅值控制、看門狗時(shí)間常數(shù)等參數(shù)。但即使這樣，單片機(jī)的負(fù)擔(dān)也很重。其開(kāi)關(guān)損耗極小， du／ dt及 di／ dt應(yīng)力大為下降，與此相應(yīng)的電磁干擾可以消除。在交流輸入電路中串聯(lián)一個(gè)合適的電阻，用以限制最大充電電流。 2)逆變電路選用 IGBT作為開(kāi)關(guān)管組成橋式逆變電路。 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 220v、 50HZ交流電經(jīng)整流濾波，變成直流電，通過(guò)逆變器將該直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率與負(fù)載 (或換能器 )諧振頻率一致的交變電壓。由于變壓器原邊繞組上的方波電壓幅值只是電源電壓的一半，影響其功率輸出，所以半橋式變換電路不適合輸出功率較大的場(chǎng)合。因此在輸入電壓高時(shí)，一般不易采用這種變換電路。推挽式變換電路其實(shí)由兩個(gè)相位相反的正激變換電路疊加而成，相當(dāng)于兩個(gè)正激電路交替工作，且兩個(gè)開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通和截止，并在各自導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)把能量分別通過(guò)變壓器 T 傳遞給負(fù)載。變換電路主要由開(kāi)關(guān)管 VT、變壓器 T、輸出整流二極管 D續(xù)流二極管 D2 以及輸出濾波電感 L 和電容 C組成。 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 逆變電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理 逆變電路常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 逆變電源因體積小、重量輕、節(jié)材節(jié)能、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)，現(xiàn)已得到了廣泛應(yīng)用。綠色能源越來(lái)越受到國(guó)家和人民的重視，是指能源的生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)污染或者低污染的能源。系統(tǒng)成本降低，而且由于數(shù)字控制 的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和算法。目前變頻器的國(guó)內(nèi)電機(jī)配比率仍低于 1%，潛在市場(chǎng)巨大，國(guó)內(nèi)變頻器市場(chǎng)在未來(lái)的 5~10 年內(nèi)仍將保持高速發(fā)展。 變頻器不僅具有高效率的特點(diǎn)，同時(shí)也十分的節(jié)能，將它應(yīng)用于家電中既能提高產(chǎn)品的可控性與可操作性，更重要的是還可以減少能量的消耗和污染。 變頻電源是將市電通過(guò)功率變換電路轉(zhuǎn)變?yōu)樗?需要的電壓和頻率的一種電源。 電子 /電力電源的發(fā)展得力于電力電子技術(shù)的 進(jìn)步。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)等設(shè)備種類繁多，與人們的工作和生活息息相關(guān)，變頻電源成為不可缺少的優(yōu)質(zhì)、可靠的電源。它是為了解決傳統(tǒng)的交流電機(jī)調(diào)速困難、傳統(tǒng)的交變速設(shè)備不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜且效率和可靠性均不盡人意的缺點(diǎn)而出現(xiàn)的。在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面主要進(jìn)行 SPWM 參數(shù)的計(jì)算和串行通信中斷程序等內(nèi)容。有源 功率校正器和逆變器的結(jié)合，同樣也是兩級(jí)結(jié)構(gòu)，兼有不控整流和逆變兩級(jí)結(jié)構(gòu)控制上的優(yōu)點(diǎn)，而且不僅可以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，有效的減少諧波污染，還可以提高中間直流環(huán)節(jié)的電壓等級(jí)，擴(kuò)大系統(tǒng)的電壓輸出范圍。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展，為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能，實(shí)現(xiàn)小型輕量化，機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。現(xiàn)代變頻電源以其低損耗、高效率、電路簡(jiǎn)潔等顯著優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞，并廣泛的 應(yīng)用于電氣傳動(dòng)、計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備、儀器儀表、通信設(shè)備和家用電器中。 由于變頻器在空調(diào)、電梯、冶金、機(jī)械等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，變頻調(diào) 速電機(jī)和與之配套的變頻器發(fā)展迅速。由于模擬元件易受周圍環(huán)境、溫度的影響和存天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 在老化問(wèn)題等，影響了系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)功能多樣化，而且系統(tǒng)的輸出精度大大提高，軟件編寫的反饋控制算法可以很好地解決系統(tǒng)由于環(huán)境溫度和老化等引起的問(wèn)題?？刂破髂軐?shí)現(xiàn) 20250Hz 信號(hào)的輸出 ，可通過(guò)手動(dòng)鍵入或自動(dòng)的方法調(diào)節(jié)頻率，并通過(guò)顯示器顯示實(shí)時(shí)頻率。 常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)比表 1 為常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)比表， Vce 為功率開(kāi)關(guān)器件承受電壓； Ic 為相同輸出功率時(shí)的電流； P0 為相同 Ic 時(shí)輸出功率； U1 為主變壓器原邊電壓； U0 為輸出電壓； m 為功率開(kāi)關(guān)器件數(shù)量； E 為加入電路的直流電壓； D為功率開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通占空比； K 為主變壓器 Tr 的變比。此時(shí)開(kāi)關(guān)管 VT 在導(dǎo)通時(shí)流過(guò)的大電流，關(guān)斷時(shí)承受高電壓，導(dǎo)致 VT損壞。為了使輸出電壓穩(wěn)定和保持軟啟動(dòng)控制的特點(diǎn)，多數(shù)采用占空比控制方式，這種控制方式將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)死區(qū)時(shí)間，在這個(gè)死區(qū)時(shí)間內(nèi)兩只開(kāi)關(guān)晶體管都處于關(guān)斷階段輸出電流經(jīng)扼流圈有一個(gè)保持續(xù)流的電流，續(xù)流經(jīng)次級(jí)線圈和兩只整流二極管再輸出到負(fù)載。 D D2 起到反饋和續(xù)流作用，變壓器副邊電路由 D3 和 D4 構(gòu)成全波輸出整流， L、 C3 構(gòu)成輸出濾波電路。改變直流電壓 E 就改變輸出交流有效值，輸出功率大。 控制部分可通 STC 單片機(jī)控制電壓和頻率的改變。這里采用常用的電容濾波電路，在整流輸出端并人大電容，整流輸出直流電壓含有很多偶次諧波，頻率越高，電容容抗越小，分流作用越大，諧波被濾除的就越多，輸出電壓的平均值就越大。這兩組開(kāi)關(guān)輪流導(dǎo)通，負(fù)載中的電流過(guò)零時(shí)開(kāi)關(guān)切換。因此，在每一次調(diào)整時(shí)，都要重新計(jì)算交點(diǎn)的坐標(biāo)。處理器采用 STC單片機(jī)，進(jìn)一步降低了成本． STC單片機(jī)可同時(shí)用匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)言進(jìn)行編程，提高了編程的靈活性。電壓調(diào)節(jié)時(shí)，用戶通過(guò)控制面板的電壓調(diào)節(jié)按鍵改變 PI算法中電壓的給定值，通過(guò) PI調(diào)節(jié)改變輸出電壓。 用 IR2110 驅(qū)動(dòng) IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路如下圖 33： 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 33 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路 電壓、電流、頻率測(cè)量電路 電壓測(cè)量 電壓有效值可采用單片機(jī)真有效值測(cè)量芯片如 AD637 進(jìn)行測(cè)量。電流電壓變換器作測(cè)量用時(shí)與被測(cè)電路隔離，因此對(duì)被測(cè)電路影響很小。 鍵盤、顯示電路 顯示電路以可編程數(shù)碼管鍵盤串行接口芯片 HD7279A 為核心。應(yīng)用中，無(wú)需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接，省去 數(shù)碼管或?qū)?shù)碼管設(shè)置消隱屬性均不會(huì)影響鍵盤的使用。 上電后，所有的顯示均為空，所有顯示位的顯示屬性均為 “顯示 ”及 “不閃爍 ”。程序流程圖如圖 31。 例如：如果時(shí)鐘頻率為 20MHz， PFR=63，則三相正弦波的頻率為 。 當(dāng) CF CF0 為 1 0 00 時(shí)，其對(duì)應(yīng)的分頻系數(shù) N 則分別為 1。 本系統(tǒng)中由于驅(qū)動(dòng)芯片 IR2130 自帶死區(qū)時(shí)間，故此處將 DT 設(shè)為 0. 寄存器窄脈沖選擇和 PWM 頻率寄存器幅度控制寄存器 AMPR 頻率控制寄存器 PFR死區(qū)時(shí)間控制寄存器 DTIM， fc