【正文】 為兩大類：單向型(Unidirectional Power Flow Mode)和雙向型(Bidirectional Power Flow Mode)。使得高頻逆變電源也可以應(yīng)用在汽車，航天等對電源的體積和重量有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域。所以，要實(shí)現(xiàn)逆變器的小型化、輕量化，就必須采用新的逆變技術(shù)。經(jīng)過調(diào)制之后，可以將電源提供的低壓直流電逆變成同等幅值的SPWM波，再經(jīng)過工頻變壓器進(jìn)行升壓，濾波之后得到我們所需的交流電。在低頻鏈逆變器當(dāng)中，按所采用的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又可以分為許多種類，其中，以全橋式工頻逆變器最為常用，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖22所示：圖22全橋式工頻逆變器圖中，橋?qū)堑膬蓚€功率開關(guān)管為一組，即M1和M4為一組，M2和M3為一組。低頻鏈逆變器的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示：圖21低頻鏈逆變器的電路結(jié)構(gòu)框圖從圖中可以看出，低頻鏈逆變器的功率變換方式為DC→LFAC，電路由直流電源、輸出濾波器、工頻逆變器、功率變壓器和輸出濾波器等組成。因此，該逆變電源的逆變電路必須有一個升壓的過程。第二章 逆變系統(tǒng)方案的選擇及設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求：輸入電壓DC30V~50V，輸出電壓AC220V，50Hz。本章首先分析了全橋逆變電路的工作原理并計(jì)算主電路器件參數(shù)；然后，設(shè)計(jì)了后級濾波器、過流保護(hù)電路等； 第五章測試與分析逆變系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)的工作波形并展示了樣機(jī)實(shí)物圖。本章介紹了推挽電路的工作原理，并對電路主要器件參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，同時根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)對輸出濾波器和高頻變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二章首先詳細(xì)分析與比較現(xiàn)有逆變系統(tǒng)的各種組合方案，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇系統(tǒng)的硬件構(gòu)架和軟件算法；然后，介紹了SPWM的生成原理及控制方式，采用單片機(jī)軟件直接法生成PWM波和通過反饋控制使電源輸出電壓穩(wěn)定。全文分六章：第一章為緒論部分。隨著大規(guī)模集成電路和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，基于微處理器（MCU）的數(shù)字控制器在逆變電源控制系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而SPWM控制器既可以采用模擬電路來實(shí)現(xiàn)，也可以采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。由于逆變系統(tǒng)可做到超大容量，并且功率開關(guān)管的狀態(tài)變換會對電網(wǎng)和外部電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，所以，可靠性設(shè)計(jì)和EMC設(shè)計(jì)顯得尤其重要，它關(guān)系著逆變技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前，為了提高逆變器的變換效率，軟開關(guān)技術(shù)是技術(shù)人員的研究重點(diǎn)，其研究的主要內(nèi)容有：新型軟開關(guān)控制方式；適用于不同控制方式的控制電路的集成化；變換效率高的新型軟開關(guān)電路[6]。軟開關(guān)技術(shù)就是在電路中加入電感、電容等構(gòu)成諧振電路，在功率開關(guān)管關(guān)斷后，諧振電感和電容發(fā)生諧振，使得電路中的電壓（或者電流）按正弦或準(zhǔn)正弦的規(guī)律變化[4]，調(diào)節(jié)諧振電感和電容，令開關(guān)管導(dǎo)通時的電壓為零，關(guān)斷時的電流為零，從而實(shí)現(xiàn)零損耗開關(guān)。驅(qū)動損耗是由功率開關(guān)管的控制極特性所決定的，而開關(guān)損耗是由功率開關(guān)管的換工作方式?jīng)Q定的。提高效率，換一句話就是降低損耗。半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展推動著現(xiàn)代逆變技術(shù)的發(fā)展，功率器件的發(fā)展方向主要有：增大功率容量，提高開關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)多種功能集成化。實(shí)時反饋控制技術(shù)是近年來的研究熱點(diǎn)，它是新型的電源控制技術(shù)，目前仍然在不斷地完善和發(fā)展中，實(shí)時反饋控制技術(shù)種類很多，常用的幾種主要有：PID控制；重復(fù)控制；諧波補(bǔ)償控制；無差拍控制；單一的電壓瞬時值反饋控制；帶電流內(nèi)環(huán)的電壓瞬時值反饋控制。此外，在控制上，通常是采用單一的輸出電壓有效值或者平均值反饋的SPWM控制技術(shù)。第二代逆變電源是采用自關(guān)斷器件作為逆變器的開關(guān)器件，從二十世紀(jì)七十年代起，功率器件技術(shù)得到了突破，自關(guān)斷器件問世，而采用自關(guān)斷器件作為開關(guān)管的逆變器性能相比于第一代有了很大的提高。逆變電源出現(xiàn)于上個世紀(jì)六十年代，它的發(fā)展可以分為三個階段：第一代逆變電源的開關(guān)器件采用的是晶閘管（SCR）。現(xiàn)代逆變技術(shù)是一門集半導(dǎo)體器件技術(shù)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)與一身的一門實(shí)用技術(shù)，基于這一門技術(shù)所設(shè)計(jì)的逆變電源可依照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分成許多種類。靜止逆變器與旋轉(zhuǎn)變流機(jī)相比較，其電氣性能優(yōu)良、高效節(jié)能、可靠性高、重量輕和體積小。在逆變器未出現(xiàn)以前，DCAC變換時通過直流電動機(jī)交流發(fā)電機(jī)組來實(shí)現(xiàn)的，這種組合稱為旋轉(zhuǎn)變流機(jī)。 Negative feedback control。 Inverter。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本電源基本達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。本文順應(yīng)這種趨勢設(shè)計(jì)了一臺基于單片機(jī)控制的高頻鏈正弦波逆變電源。隨著高性能微處理器的出現(xiàn)，使得逆變電源的數(shù)字化控制成為現(xiàn)實(shí)。因此，研究開發(fā)既簡單又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能的逆變器控制策略，已成為電力電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，正弦波輸出變壓變頻電源已被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，與此同時對變壓變頻電源的輸出電壓波形質(zhì)量也提出了越來越高的要求。 學(xué)校代碼： 11059 學(xué) 號： Hefei University 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）BACHELOR DISSERTATION 論文題目： 基于單片機(jī)的逆變器的設(shè)計(jì) 學(xué)位類別：　　　　　　 工 學(xué) 學(xué) 士 年級專業(yè)（班級）： 09自動化(1)班 作者姓名： 導(dǎo)師姓名： 完成時間： 2013年5月21日 基于單片機(jī)的逆變器的設(shè)計(jì)中 文 摘 要電力系統(tǒng)變電站和調(diào)度所的繼電保護(hù)和綜合自動化管理設(shè)備有的是單相交流供電的，其中有一部分是不能長時間停電的。普通UPS設(shè)備因受內(nèi)置蓄電池容量的限制，供電時間比較有限，而直流操作電源所帶的蓄電池容量一般都比較大，所以需要一套逆變電源將直流電逆變成單相交流電。對逆變器輸出波形質(zhì)量的要求主要包括兩個方面：一是穩(wěn)態(tài)精度高；二是動態(tài)性能好。應(yīng)用模擬電路控制逆變電源的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，但是它仍存在著諸如電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾能力弱和調(diào)試?yán)щy等缺點(diǎn)。數(shù)字控制技術(shù)能夠簡化電路，克服溫漂，是逆變電源的發(fā)展趨勢。文章首先闡述了逆變技術(shù)的研究背景和發(fā)展歷程，同時著重介紹了逆變器數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用前景，提出了本課題的主要研究內(nèi)容；其次，介紹了逆變系統(tǒng)方案選擇與設(shè)計(jì)部分，分析與比較了幾種具有代表性的逆變器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)；最后，對逆變電源各個關(guān)鍵工作點(diǎn)的波形以及在不同負(fù)載情況下的最終輸出波形進(jìn)行測試分析。關(guān)鍵詞：高頻鏈逆變電源；高頻變壓器；SPWM；反饋控制；單片機(jī)Design of sinusoidal Inverter Power Supply Based on MicrocontrollerABSTRACTWith the continuing development of electronic technology, inverter power supplies are widely used. Analog Control Inverter technology has been developed for many years, but there are also some shortings, such as circuit plexity, weak antiinterference ability and so on. With the emergence of highperformance microprocessors, making the digital control of inverter bee a reality. Digital control technology can simplify the circuit and overe temperature drift. It is the development trend of power inverter. Response to this trend, in this thesis we designed a microcontrollerbased chain of high frequency sine wave inverter.The emergence and development of link invert technology is introduced in this paper first. While highlighting the application prospect of digital control technology in inverter, presented the main contents of this thesis. Analysis and pare the advantages and disadvantages of several representative inverter system structure and control strategy in the electrical way design part. We choose singlepole SPWM control unidirectional highfrequency link inverter which is easy to realize. Then the electrical way of whole system is determined. The principle of pushpull circuit structure is analysised in the design part of DCDC pushpull stepup. Then calculate the parameters of MOSFET, rectifier diode and output filter to select the appropriate devices. Design the isolated voltage feedback circuit based on the high frequency transformer design part, through formula calculated we can derivate the maximum power capacity of the core, firstclass turns ratio and winding specifications. In the part of DCAC, including hardware design and software design. In the hardware design, we described the principle of fullbridge DCAC inverter topology and design RCD Uptake buffer circuit, after class output filter, overcurrent protection circuit and voltage sample conditioning circuit. In part of software design, ATmega128 microcontroller is used to implement the control function in the inverter power supply so digital control both of the generation of SPWM signal and negative feedback control is realized.KEY WORD: MCU。 TDS2285。 SPWM2目 錄第一章 前言 1 1 2 2 2 3 3 3第二章 逆變系統(tǒng)方案的選擇及設(shè)計(jì) 4 4 4 5 6 DCDC變換器 7 DCAC逆變器 9 10 SPWM波的實(shí)現(xiàn)方法 10 SPWM的控制方式 11 12第三章 逆變器前級DC/DC推挽升壓 13 13 DCDC推挽主電路參數(shù)的計(jì)算 14 14 15 15 15 ATmega128L功能簡介 15 基于ATmega128L單片機(jī)的PWM波的生成 16 18 18 20 21第四章 逆變器后級DC/AC單相全橋逆變 22 DCAC主電路結(jié)構(gòu)分析 22 DCAC電路參數(shù)計(jì)算 24 24 24 25 26 SWPM波生成及驅(qū)動電路的設(shè)計(jì) 28 SWPM波的生成 28 29 31 31 31 32 32 33第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 34 34 34 35 37 39第六章 結(jié)論 40參考文獻(xiàn) 41附 錄 42原理圖 42部分程序 43致 謝 51第一章 前言電能變換的類型有四種：DCDC變換器，它是將一種直流電能變換為另一種直流電能的變換器；DCAC變換器，它是將直流電能變換為交流電能的變換器，這種交流裝置稱為逆變器；ACDC變換器，它是將交流電能變換為直流電能的變換器；ACAC變換器，它是將一種交流電能變換為另一種交流電能的變流器[1]。隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，大功率開關(guān)器件和集成控制電路的研發(fā)成