基于三相逆变的研究

2018-03-09沈文富

信息记录材料 2018年5期

关键词：框图原理图单片机

梁帅，樊邦，沈文富，薛彪，王轩

（中北大学朔州校区山西朔州 036000）

1 系统方案

本系统主要由单片机控制模块、DC-AC逆变模块、DC-DC升压模块、辅助电源模块这四大模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1 主控制器的论证与选择

1.1.1 控制器选用采用STC15F2K60S2单片机

STC15F2K60S2内部自带高精度内部振荡器，且该单片机有宽电压、低功耗、抗干扰能力强的优点，对电路的适应力比较强，而且可以同时输出三路SPWM波，符合要求，且编程难度不大。

1.1.2 控制系统方案选择采用单片机最小系统

单片机最小系统是应用最广泛的基础电路系统，它内部涵盖了矩阵按键，显示屏输出和AD-DA转换等模块。在本设计中大大降低对外围电路的设计与连接，降低对实验硬件的要求与难度。

1.2 DC-DC升压模块的论证与选择

方案一：采用TL494控制BOOST电路

TL494芯片具有固定的脉冲输出作用，同时具有开关电源的全部功能。这一特性决定了它适用于固定频率的脉宽电路中。但在实际运用效果不适合在本实验中采用。因为在实际电路制作过程中，难以输出方波，其次，带负载通电后难以进行调试。

方案二：采用UCC28019控制BOOST电路。

UCC8019是一种兼功率因数矫正和稳压于一体的芯片。稳压性能好，功率因数矫正能力强，但根据电路指标和实际情况，输入Vi=24V，输出Vo=40V，且本电路中不需要进行功率因数校正。

综合以上两种方案，选择方案二。

1.3 DC-AC逆变模块的选择

采用半桥逆变电路。

半桥逆变电路是由2个MOS管交替工作于正弦波的各个波段，适用于低压小功率输出场合，且开关电流相比于全桥有所减少，在产生三相对称交流电时只需使用6个MOS管，成本较低，也具有较强带不平衡负载的能力，便于焊接和调试。

1.4 辅助电源模块选择

采用78系列芯片控制电路，该电路为线性电源，电路较为简单，这里不再赘述。

2 系统理论分析与计算

2.1 电路原理的分析

（1）逆变器的主要控制技术

采用SPWM控制技术，该技术是目前较为成熟的单极性，适合本电路中采用，该技术为调制信号正弦化的PWM控制技术。根据题目要求，为了产生三相对称交流电，需要同时输出三路SPWM波。基于此原因，STC15芯片便作为我们该设计中的主控制器，通过编程产生三路SPWM波，经过IR2104的驱动输入到半桥逆变电路，实现对逆变电路的控制。

（2）提高效率的方法

经过多重方法的比较与分析，提高工作效率，同时降低成本的方法最行之有效的是同步整流法。能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。主要工作原理是是用通态电阻极低的专用功率MOS管取代整流二极管以降低整流损耗。在DC-DC电路实际运用中，我们使用的同步整流技术，大大提高了电路效率。