一种用单片机制作的高频正弦波逆变器

l逆陵j电l源l 咖Ptt~ r 一种用⋯单片机制作的高频正弦波逆变器 A Hig h-fre que ncy S inus o ida l Inv e rte r Fa b rica te d With j A S jng le C hip C ompute r ． 抽宜章凌立功■甯大学电力电子研究所 (广州 5]0630) Lai Yizhang Ling Ligong Power Electronics Institute of Jinan U niversity (5 l 0630) 摘要：本文介绍一种用简单廉价的单片机 AT89C2051实现正弦波脉宽调制、保护的逆变器电路，以及这种逆变器的整体设计和工 作原理，目的是为小型正弦波逆变器的设计制作提供了一种较新的思路。 叙词：单片机数字式正弦波逆变器保护及控制 Ab|IIl嘲 t In this paper ，implementat ion of a inverter circuit which performs sinusoidal pulse width modulation and protec tion with a cheap single chip computer( AT 89C2051) is introduced．T he overall design and principle of t he inverter are pres ented which give new di, _ reetions for tIle fabrication of small sinusoidal inverters． 嘲 ：sing le chip computer dig ital sinusoidal inverter prot ection and control ． ¨t 一 [中图分类号]TM464[文献标识码]A文章编号 ：1561—0349(2006) 11—0027—04 1 引言 逆变器有方波逆变器和正弦波逆变器两大类，方波逆变器 虽I} 言构简单，造价低廉，但是由于谐波太多，不适合感性、容性 电路的工作，而市场上的正弦波逆变器的价格普遍较高，使一些 用户赡以接受，从而限制了它的推广和应用。本文主要介绍一 种简单实用的正弦波逆变器。 正弦波脉宽调制是正弦波逆变器的关键，它们都需要一个 正弦波发生器 ，利用它产生的正弦波和三角波(锯齿波)进行 比 较，实现正弦渡调制。产生正弦波的方法和途径很多，通常应用 的方法有模拟式和数字式两类 ，通过多种不同的方式去实现。 如用带滤渡电路和正反馈放大器构成的正弦波振荡发生器电 路，这是最常用的经典电路，但调整较复杂 ，频率精度不高。还 有用函数发生器等方法产生正弦波的电路 。用大规模专用集成 电路和单片机构成的正弦波脉宽调制电路。采用 EPROM和D-A 转按产生参考正弦电压也是一种常用方法。用DSP 高速数据处 2 7 I 1 of 氏情 rSupply Nov 2oo6 理器实现脉宽调制是一种新方法，由于引入了计算机技术，需要增 加大量的软件开发和设计工作，尽管电路的复杂系数和成本都有 所增加，但它确实是大容量逆变器的一种优良设计方法。 基于上述情况 ，我们研究设计 了一种用廉价的单片机实现 正弦波脉冲调制、逆变、控制及保护的电路，使逆变器的结构更 为简单，性能稳定可靠。 2脉 冲调制波的产 生 2．1脉冲调制波的产生原理 用模拟方式产生正弦波脉冲调制波 ，需要用硬件产生一个 频率为 50Hz 的参考正弦波(或 100Hz 的正弦波半波) 和一个与 载波(调制)频率一致的三角波或锯齿波。通过正弦波和锯齿波 的比较 ，产生一组脉冲宽度按正弦波规律变化的脉冲波。 本设计中电路输出的脉宽调制波是通过正弦能量计算的办 法得出的，只须计算出正弦波 1／4 周期，即 O。～9O。的正弦波内相 应周期上的脉宽和脉冲问隔，再通过镜像法，获得一组正弦波半 维普资讯 http://www.cqvip.com I逆l变l电l源I ～IrⅣening Po wer Sup ply f = 50Hz 为正弦波频率 ，F一12kHz 为载波频率。因此可求得脉 宽与输 出正弦波的关系为 ： 一 。l。n a N l 1‘h a m- 1 余此类推。 输 出脉 冲的间隔为 = 一 一 一 2．2脉冲调制波的产生电路 脉 冲调 制 波 的 产 生 电 路 如 图 3 所 示 ，该 控 制 电 路 是 以 AT89C2051单片机为核心组成的逆变电路 ，该款单片机价格低 廉 ，内置 2K Flash ROM，两个定时器／计数器，以及丰富的 I／O 控制功能。在电路中，从单片机的 P1．6 和 P1．7 端分别输出相 位相反 、脉冲宽度为 10ms(频率 50Hz) 的脉冲...