【文章內(nèi)容簡介】 和二極管 是為了讓啟動速度慢，關(guān)斷時間快，有5R1R1DF助于保護(hù) MOS 管，此處的二極管采用快管 4148。NCNCA_DK_D VEEVoVoVCCU1HCPL3120NCNCA_DK_D VEEVoVoVCCU2 HCPL3120NCNCA_DK_D VEEVoVoVCCU3 HCPL3120NCNCA_DK_D VEEVoVoVCCU4 HCPL3120R1300R3300R6300R8300R21180R22180R23180R24180R282R582R782R1082D101N4148D111N4148D121N4148D131N4148G1G2G3G4VS1VS2R410KR910K15V15VVB1VB2QD1QD2QD1QD2圖 9 驅(qū)動電路12VB2VS2VB1VS1+15VR010R010C210UF/25VC1 104C4 104C310UF/25VD218V/1WD1UF4007VB1VS1D418V/1WD3UF4007VB2VS2+15圖 10 自舉電路由于驅(qū)動四個 MOS 管工作都需要獨立電源，為了不使電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故采用自舉電路來提供。當(dāng)下管導(dǎo)通時，輸入 15V 電壓通過快恢復(fù)二極管、電容、下管形成回路，向相應(yīng)的電容充電，電容上的電壓達(dá)到充電電壓；下管斷開時，電容的上電壓維持充電電壓，負(fù)端的電位跟隨下管的電壓上升，自己將電位舉起，這樣電容上的電壓就可以為上管驅(qū)動提供電源。此處二極管使用快恢復(fù)二極管 UF4007，當(dāng)電容 充電飽和時，快速截止21C電容向充電回路放電，這樣能夠完全對驅(qū)動進(jìn)行充電；采用 18V 穩(wěn)壓管 ，42D可以保證管子不會超出耐壓。V1 327815C2104 C4104C1470 C3470U11N4007 U21N4007U31N4007 U41N4007 LEDR02K+15V+15VACAC15V V圖 11 輔助電源電路采用 7815 三端穩(wěn)壓電源來做輔助電源，輸出 15V 電壓對驅(qū)動芯片供電。由交流 220 V 的電壓經(jīng)過變壓器的降壓得到交流 12 V 的電壓，該電壓經(jīng)過四個二極管 1n4007 構(gòu)成的單相橋式整流電路進(jìn)行全波整流，經(jīng) 濾波后送入 781521C的輸入端，在輸出端 3 腳輸出 15 V 直流電壓， 是濾波電容，分別濾除43高頻和低頻的諧波分量。根據(jù) ,電容 取值為 [13]。TRC)5~3(?1 VuF5/7013R264K7R2710K RW220KRW320KC14221C15221T1901312 3U5ACD400156 4U5BCD400189 10U5CCD4001RC25VC13 104Q1Q2圖 12 死區(qū)電路為了防止上下管同時導(dǎo)通，必需設(shè)計死區(qū)電路來進(jìn)行保護(hù)。單片機(jī)輸出的SPWM 信號，由 CD4001 或非門和 RC 延時環(huán)節(jié)構(gòu)成死區(qū)時間為高電平有效的帶死區(qū)信號。單片機(jī)輸出的 SPWM 信號先經(jīng)過 9013 擴(kuò)流然后分為兩路，一路信號經(jīng)RC 單邊沿延遲再和輸入信號或非生成信號，另一路信號先取反再經(jīng) RC 單邊沿延遲后再和取反信號或非生成信號。為了使上下管有足夠的保護(hù)時間，信號脈沖的前后邊沿死區(qū)時間要求必需大于 10uS，一般取為 ，根據(jù) RC 延uS30~1時時間計算公式 ,則取得 ， ，電阻 R 可利用電位RCT???器來調(diào)整。電路各參數(shù)取為 、 。W21254?910118U7C74103456U7B7410121312U7A7410INTRB1OCMSW1R291K5V3456U8B7410 910118U8C7410121312U8A7410INTRB1OCMSW2R301K5VQ1Q2QD1QD2R3610KC161uF5VR3710KC171uF5V圖 13 硬軟件保護(hù)電路14123HL1TA0601R1 10KR2100R35K1 56 7U2BLF35332 184U2ALF353L1 C6104C510uF5VC310uF C41045VD11N4148 D21N4148R810KR910kR106K8R720kR21200kR222KC15103C1447uFC110uFC810uFC9104C7104 L2R55K1R410KR156K8R1310K R1220KR145K1R1110K109 8U1CTL08432 1411U1ATL0845V5VD31N4148 D41N4148UoR232KC1647uF C1710356 7U1BTL084R610KC2104C12105R19100KR16100K R17100KR20220K C131045VVref C18104 CCP2R1810K輸 出 電 流 檢 測 電 路輸 出 電 壓 檢 測 電 路頻 率 檢 測 電 路AN0AN1Uo32 184U3ALM358C1110uFC10 104L5由于主電路出現(xiàn)故障時，應(yīng)立即封鎖 SPWM 控制信號來保護(hù)主電路。故應(yīng)設(shè)計一個由數(shù)字邏輯電路和手動開關(guān)相結(jié)合的保護(hù)電路。由于主電路只有一路的過流判斷，在過流時會不停的脈動，不能完全封鎖 SPWM 控制信號，故設(shè)計時還應(yīng)另加一路軟件保護(hù)來同時進(jìn)行信號的判斷，從而讓單片機(jī)來封鎖 SPWM 控制信號。自鎖開關(guān) M 為手動封鎖 SPWM 控制信號開關(guān)，當(dāng)自鎖開關(guān)未按下（即開關(guān) M的 2 腳相連）時，控制信號輸出端 QGQG2 [10]輸出為高電平，即無效信號，使主電路不工作。此電路還有一作用是：在系統(tǒng)上電時，封鎖了 SPWM 控制信號，對主電路起到上電保護(hù)作用。如圖 14 所示，輸出電壓電流檢測模塊通過 TV19G 采集后端電壓，然后通過全波整流電路在 輸入正弦波，當(dāng) 為正半周時，經(jīng)過反向比例放大器0U0U后，輸出電壓極性為負(fù)，二極管 D3 導(dǎo)通， D4 截止， 輸出電壓為B2 BU2，再經(jīng)過反向比例放大器 ，然后根據(jù)疊加原理，可得 = 。當(dāng)03 A2 0403為負(fù)半周時，經(jīng)過反向比例放大器 ，輸出電壓極性為正，二極管 D4 導(dǎo)B2通，D3 截止，根據(jù)虛短原理， ， 輸出電壓為 0，可得 = 0?NPU2 04U。頻率檢測電路則是利用比較電路，從而實現(xiàn)對頻率的采樣。在頻率檢測03U電路中利用 TA0601 采集后端電流然后同樣利用全波整流電路，從而實現(xiàn)對電流的采樣。 15圖 14 檢測電路1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2012864D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7RS(CS)R/W(SDI)E(SCLK)C5 C6 C7PSB1K+5 5K104C/B圖 15 顯示電路顯示電路使用液晶 12864 來設(shè)計。液晶顯示按照驅(qū)動方式不同可分為靜態(tài)驅(qū)動（Static） 、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix）以及主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）3 種 [10]。矩陣 LCD 的驅(qū)動系統(tǒng)包括了行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、偏壓電路、驅(qū)動電源發(fā)生器以及溫度補(bǔ)償電路。從本質(zhì)上看，行移位寄存器的數(shù)據(jù)傳輸方式為串行方式。列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸方式有兩種：其一為串行數(shù)據(jù)傳輸方式；其二為 4 位或 8 位并行數(shù)據(jù)傳輸方式。本系統(tǒng)使用 8 位并行數(shù)據(jù)傳輸方式，并行傳輸方式使用了一維并行數(shù)據(jù)接口的驅(qū)動器，利用其并行傳輸控制口RS、R/W、EN 和八位數(shù)據(jù)傳輸口 D0…D7 進(jìn)行控制數(shù)據(jù)顯示。PSB 腳接高電平，3 腳為調(diào)節(jié)液晶背光。16D11N4007D21N4007D31N4007D41N4007IN12OUT 3GNDIC17805IN21OUT 3GNDIC5 7905C1470uFC2470uFC3100uFC4100uFC1_0104C1_1104C1_2104C1_3104LED1R1_110k+55AV塊塊塊塊圖 16 電源電路由交流 220 V 的電壓經(jīng)過變壓器的降壓得到交流 0~~15 V 的電壓，該電壓經(jīng)過四個二極管 1N4007 構(gòu)成的單相橋式整流電路進(jìn)行全波整流，經(jīng) 濾21C波后送入 7805 和 7905 的輸入端，在輸出端 3 腳輸出正負(fù) 5 V 直流電壓， 是濾波電容，分別濾除高頻和低頻的諧波分量。根據(jù) ,電容43C TR)~3(?取值為 [13]。2 VuF25/704 軟件設(shè)計本系統(tǒng)主程序中主要需要實現(xiàn)的任務(wù)有：①程序系統(tǒng)的初始化；②SPWM 信號的初始化，利用中斷查 PWM 信號的脈寬值送入 CCPR1L，從而實現(xiàn) SPWM 信號產(chǎn)生的正弦波的頻率從 10Hz 逐漸增加到 75Hz，調(diào)制度跟隨正弦波頻率從 逐漸增加到 ；③可以分別根據(jù)時間和按鍵來調(diào)節(jié)正弦波的頻率和調(diào)制度；④采集后端頻率、電壓和電流；⑤液晶實時顯示正弦波的頻率和采樣回來的電流電壓以及頻率。17 主程序設(shè)計圖 17 主程序流程圖 PIC單片機(jī)設(shè)置本系統(tǒng)所用晶振 12MHz，計算得指令周期即計時步階為 。PIC 單片機(jī) CCP 外圍功能模塊的 PWM 功能實現(xiàn)主要依靠相關(guān)寄存器值的設(shè)定，且以定時器 2（TMR2）作為 PWM 的時基。相關(guān)寄存器的設(shè)置如下。 1) SPWM 周期的設(shè)定由寄存器 PR2 設(shè)定 (PWM)周期=（PR2）4Tosc（TMR2）預(yù)分頻值2) 定時器 TMR2 的控制寄存器 T2CON 設(shè)定，因為 SPWM 頻率高，周期短，但系統(tǒng)軟件中采用查 PWM 脈寬的方式來修改 PWM 脈寬，所用時間少，可滿足一個PWM 周期改變一次脈寬的要求，故在此寄存器中設(shè)置后分頻為 1：16 即可； 3) CCP 模塊的控制寄存器 CCP1CON 的設(shè)定。選擇 CCP 模塊作用于 PWM 功能模式。 4) 根據(jù) PWM 輸出信號脈寬的公式PWM 高電平（脈寬）=CCPR1L:CCP1CON(bit5,bit4)Tosc(TMR2)預(yù)分頻值18計算出每個 PWM 周期 CCPR1L 的值。CCPR1L 脈寬寫入寄存器后，寫入的脈寬值在下個 TMR2 周期開始時轉(zhuǎn)至自定義的單元，通過讀自定義的脈寬值來改變 PWM脈寬。 5) 寄存器 TRISC 對應(yīng)于 CCP1 的輸入輸出設(shè)置，應(yīng)設(shè)置為輸出形式，即TRISC 的 bit2 =0。 SPWM 信號的產(chǎn)生過程 軟件控制 PIC 單片機(jī)使之產(chǎn)生 SPWM 波形，首先將之前設(shè)置的寄存器值寫入相關(guān)寄存器，當(dāng) PIC 的 PWM 功能開啟后 TMR2 從 0 開始計數(shù)，同時 CCP 模塊引腳輸出高電平。 當(dāng) TMR2≥CCPR1L 時，PWM 功能引腳開始輸出低電平。 當(dāng) TMR2≥PR2 時，則 TMR2=0，重新開始另一個周期計數(shù)，PWM 功能引腳開始輸出高電平。同時 TMR2 的中斷標(biāo)志位被系統(tǒng)置高，即 TMR2IF=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中查找脈寬表，將下一個脈寬值寫入寄存器CCPR1L 中。下個周期輸出的 PWM 的脈寬即為剛寫入 CCPR1L 中的脈寬值，也就是說脈寬的變化在中斷程序中實現(xiàn) [113] ，中斷程序流程如圖 18 所示。圖 18 中斷程序流程圖19（見附錄）5 軟硬件調(diào)試 SPWM信號調(diào)試單片機(jī)輸出的 SPWM 信號經(jīng)過普通的 RC 濾波后的到正弦波，如圖 19：其中 R 取為 10KΩ 的普通電阻、C 取為 104 瓷片電容。圖 19 SPWM 信號對應(yīng)的正弦波 檢測信號調(diào)試 利用 TV19G 采集后端的信號然后經(jīng)過比較電路采集信號如圖 20 所示： 圖 20 采集信號和后端波形206測試結(jié)果在逆變器輸出端接 LC 濾波和負(fù)載進(jìn)行測試，負(fù)載為 333Ω 的純阻性負(fù)載，負(fù)載兩端的輸出波形如圖 21 所示：圖 21 負(fù)載輸出波形負(fù)載后端電流電壓用采樣電路的直接測量，前端電流電壓采用萬用電表測得，測得的數(shù)據(jù)及根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算所得的值如表 2 所示：表 2 測試數(shù)據(jù)輸入電壓 (AC/V)Ui輸出電壓 (/)o輸入電流 )/(ACI