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单片机开发

SPWM逆变器控制


基于单片机的SPWM逆变器的控制技术

一、逆变器介绍

直流电变成交流电称为逆变当我们把交流侧接在电网上.就是交流侧接在电网上时.称为有源逆变:而当直流侧直接和负载连接时.称为无源逆变。我们这里主要研究的是无源逆变电路逆变常常会和变频联系在一起.变频电路有交一交变频和交一直一交变频两种方式由于交一直一交变频电路的整流电路部分常常采用最简单的二极管整流电路.因此交一直一交变频电路的核心就是逆变电路.我们称交一直一交变频器为逆变器。

二、SPWM的概念

PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术即通过对一系列脉冲的宽度进行调制.来等效地获得所需要的波形。在调制信号波为正弦波时.所得到的就是SPWM波形。脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形.也称SPWM(Sinusoidal PWM)波形PWM波形可分为等幅PWM波和不等幅PWM波两种,由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波。基于等效面积原理,PWM波形还可以等效成其他所需要的波形,如等效所需要的非正弦交流波形等。

三、SPWM逆变器的电路实现

3.1SPWM逆变器的电路实现概述

目前.在正弦波逆变器中应用很广的是SPWM技术它的输出等效于正弦波.大大降低了谐波分量.大为改善逆变器的性能。本文采用基于SPWM逆变器技术与单片机和集成芯片SA4828来控制开关器件通断的脉冲序列的周期,脉宽,来调节输出波形的频率,幅值。我们对单片机进行编程.然后软硬件的对应接口连接.各种控制策略硬件电路基本是一致的,要实现各种控制策略,只需修改软件即可,这样大大缩短了开发周期.而且可以应用一些新型的复杂控制策略,各电源之间的一致性很好.这样为逆变电源的进一步发展提供了基础,只需改变程序.无需改变线路的连接.这样既经济.也大大地缩短了开发的时间.直到得到最佳SPWM波形。

3.2基于单片机硬件连接

SA4828的地址数据总线与单片机89C52的P0口直接相连,3条控制线WR、RD、ALE分别于89C52相应的引脚相连,片选信号cs与P2.5相连。微处理器的P2.4控制SA4828的复位引脚RST。由于89C52型单片机没有非屏蔽中断.因此将所有的故障信号合并后送到SA4828的SETTRIP引脚.同时利用TRIP产生中断。在中断服务程序中进行故障处理及恢复本文不对故障进行分析通过光耦隔离驱动IGBT门电路和晶体振荡器的控制.并对各个参数进行设置.最后输出单相SPWM波形。

3.3基于单片机软件实现

本逆变器控制软件的主要特点是基于SA4828进行设计.用成本低的89C52单片机控制SA4828的工作。SA4828芯片是MITEL公司推出的一种用于三相SPWM波发生和控制的集成电路f也可用于单相)。它与微处理器通过控制线和地址、数据线连接起来,设置完成后可以独立产生三相SPWM波形.只有当输出频率或幅值等需要改变时才需微处理器的干预.整个程序分为主程序和若干子程序主程序先进行初始化工作:初始化单片机的参数、显示器,设定SA4828的载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等工作参数:然后等中断。

故障中断处理程序功能.停止SA4828的SPWM驱动信号的输出,令逆变器停止工作.并显示故障信息。改变输出电压幅值子程序.将输入的电压数字转化为电压值.并将电压控制数据写入SA4828.从而改变输出正弦波电压的幅值。改变输出电压频率子程序.将输入的频率数字转化为频率值.并将频率控制数据写入SA4828.从而改变逆变器输出正弦波电压频率。

总结

将逆变器输出接上三相交流异步电动机进行实验,用示波器观测电机的电压波形,电机运行稳定,均与预设值接近,达到设计要求。实际调试可知,基于单片机的SPWM逆变器输出的SPWM波控制效果好,能实时地改变输出电压幅值和频率。

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