基于单片机控制的三相逆变电源Word下载.doc

基于单片机控制的三相逆变电源Word下载.doc

《基于单片机控制的三相逆变电源Word下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机控制的三相逆变电源Word下载.doc（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验表明，由SA8282为控制芯片的逆变电源结构简单、输出波形好、性能稳定可靠，适合于中、小功率的应用场合。

关键词：

正弦脉宽调制（SPWM）；

SA8282；

逆变电源；

单片机

III

Abstract

Inverterisakindofusingpowerelectronictechnologyforelectricpowertransformationdevice,itfromacordcInputvoltageofexchangeobtainedconstantfrequencyoutput.Withthedevelopmentofthepowerelectronictechnology,theapplicationofinverterpowersupplyismoreandmoreextensive,itacrosstheelectricpower,electron,microprocessorandautomaticcontrolmulti-disciplinaryfield,isoneofthehotspotsofthepowerelectronicsindustryandscientificresearch.Meanwhileapplicationsystemsubsequentlyputtheoutputvoltagewaveformcharacteristicsofinverterpowersupplyforwardmoreandhigherdemand,becausethepoweroutputwaveformqualitydirectlyrelatestothewholesystemsafetyandreliabilityindex.

Alongwiththedigitalsignalprocessingtechnologydevelopment,thecontrolmodedesignwithSPWMinverterpowersupplymoreandmorebefavored，ThisarticledescribesaSPWMinverterpowersupplybasedonthe51seriesmicrocontroller，ThethreephaseinverteroffulldigitalcontrolbasedonMCU8051andSPWMgeneratorICSA8282isintroducedinthispaper，thesystemconstructionandmaincircuitdesignofinverteraregiven,thefunctionfeatureandoperationprincipleofSPWMgenerationICSA8282isdescribed.thehardwareandsoftwaredesignofcontrollerimplementedclosed-loopofvoltagebyusingAT89C51andSA8282isdiscussedindetail，experimentalresultsshownthethreephaseoutputvoltagewaveformisquitgood，theperformancemeetsthedemand.

Keywords:

SPWM；

inverterpowersupply；

MCU

目录

摘要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1课题的背景 1

1.2电源技术发展的概况 2

2总体方案设计 4

2.1SPWM原理 4

2.2系统总体方案 4

3系统硬件设计 6

3.1系统主电路设计 6

3.1.1输入EMI滤波器的设计 6

3.1.2输入整流滤波电路设计 6

3.1.3逆变器的设计 7

3.2采样电路及A/D转换电路 8

3.2.1采样电路 8

3.2.28051单片机引脚及其功能介绍 9

3.2.38051单片机内存扩展 10

3.2.4A/D转换电路 11

3.3SPWM波产生芯片SA8282及应用 13

3.3.1SA8282工作原理 13

3.3.2SA8282与单片机的连接 16

3.4IGBT驱动电路的设计 17

3.4.1IGBT驱动电路的要求 17

3.4.2集成化IGBT专用驱动器EXB841 18

3.5MCS-51对LED/键盘的接口 20

3.5.1LED数码显示管显示原理 20

3.5.2键盘/显示系统 21

3.6系统保护电路设计 21

4系统软件设计 25

4.1键盘/显示系统主程序设计 25

4.2系统控制程序设计 25

4.3软件抗干扰技术 27

结论 29

致谢 30

参考文献 31

附录 32

1绪论

1.1课题的背景

随着各国工业与科学技术的飞速发展，在将来工业高度发展的情况下，计算机技术、电力电子技术及自动控制技术将成为三种最重要的技术。

所谓电力电子技术，就是利用半导体功率开关器件、电子技术和控制技术，对电气设备的电功率进行变换和控制的一门技术。

这项技术自20世纪50年代以来，经历了半个世纪的发展，现在已经成为理论和科学体系比较完整，而且有相对独立的一门学科技术。

特别是80年代以来，由于电力电子技术突飞猛进的发展，及对工业发展所产生的作用，他被各国专家学者成为人类社会计算机之后的第二次电子革命，，它是世界各国工业文明的发展过程中所起的关键作用，可能仅次于计算机。

预计未来，电力电子技术对工业自动化、交通运输、城市供电、节能、环境污染等方面的发展，将会产生更大的作用。

正弦波逆变技术是电力电子技术中的一个重要组成部分，它的作用是把从电力网上得到的额定频率交流电能，或者从蓄电池、太阳能电池等得到的电能质量较差的原始电能，变换成电能质量较高的，能满足负载对电压和频率要求的交流电能。

这种交流电能不仅可用于交流电机的传动，而且还可以作为不间断电源、变频电源、有源滤波器、电网无功补偿器等逆变其中的电能。

近年来，随着各行各业的技术水平和操作性能的提高，它们对电源品质的要求也在不断的提高。

为了高质量和有效的使用电能，许多行业的用电设备都不是直接使用交流电网提供的交流电作为电源，而是通过各种形式对电网交流电进行变换，从而得到各自所需的电能形式。

其中，把直流电变为交流电的过程叫做逆变，完成逆变功能的电路称为逆变电路。

这种能量变换对节能、减小环境污染、改善工作条件、节省原材料、降低成本和提高产量等方面军起着非常重要的作用。

随着正弦波脉宽调制（SPWM）逆变技术的日益成熟，逆变电源被广泛应用到微波通讯、野外活动、高速公路。

海岛、军事、医疗、航空航天、风力发电等各个领域。

在一些重要的用电部门（如机场、医院、银行）和一些重要的用电设备中（如计算机、通讯设备）对逆变电源质量的要求也越来越高：

不仅要求不停电，还要求输出电压波形准确完好，如不间断电源UPS（UninterruptiblePowerSupply）广泛应用与计算机、程控变换机、数据处理系统、医疗诊断仪及精密电子仪器等不能中断供电的场合，而衡量逆变电源质量的首要指标就是输出波形质量的情况。

对于逆变电源，其负载可能具有不同的性质，当某一负载投入运行时，特别是非线性负载，很可能引起逆变电源的输出电压波形周期性畸变，谐波增加时;

同时，由于变压器本身存在非线性的问题，使得实际加载在负载上的波形发生更严重的畸变，而这样的波形对各种电器设备都有不同程度的影响和危害，从而影响整个电路正常、安全可靠工作，对供电系统的影响也会日益严重，这样，也就逐渐显示出了对逆变电源输出波形控制的重要性。

因此，为了使逆变电源具有高质量的输出波形，研究设计逆变电源的各种先进的波形控制技术已成为近年来国内外学者研究的热点。

1.2电源技术发展的概况

电力电子技术就是利用半导体功率开关器件、电力电子技术和控制技术，对电气设备的电功率进行变换和控制的一门技术。

上世纪80年代以来，由于半导体器件，电子技术等的不断推广出新，电力电子技术有了突飞猛进的发展，其对工业发展所产生的巨大作用他被各国专家学者成为人类社会计算机之后的第二次电子革命，它是世界各国工业文明的发展中所起的关键作用可能仅次于计算机。

电源是电力电子技术的主要应用领域之一，随着新的电子元器件、新电磁材料、新变换技术、新的控制技术的出现与应用，逆变电源技术得到越来越广泛的应用。

电源技术的发展，大体是经历了几个阶段：

由磁放大式到硅二极管整流式，再到可控硅（晶闸管）整流式，直到发展到逆变式（开关式）。

采用逆变技术，可使所涉及的电源具有许多方面的优越性：

1.可灵活地调节输出电压或电流的幅度和频率通过控制回路，我们可以控制逆变变电路的工作频率和输出时间的比例，从而使输出电压或者电流的频率和幅值按照人们的意愿或者设备工作的要求来灵活地变化。

2.可将蓄电池中的直流电转换成交流电或其他形式的直流电，这样就不会因为交流电网停电或剧烈变化而影响工作。

3.可明显地减小用电设备的体积和重量，节省材料在很多用电设备中，变压器和电抗器在很大程度上决定了其体积和重量，如果我们将变压器绕组中所加电压的频率大幅度提高，则变压器绕组匝数与有效面积之积就会明显的减少，变压器的体积和重量明显的减少。

4.采用逆变技术的电源还具有高效节能的优越性，表现在如下几个发表方面：

1）在许多应用交流电动机的场合，在其负载变化时，传统的方法是调节电动机的通电时间所占比例，这样电动机就会频繁的制动、起动。

而电动机的起动、制动消耗的电能的能量往往很大，如使用变频电源来调节电动机做功的量，则可节约很大一部分能量。

2）采用逆变技术的电源，其变压器的体积和重量大大减少了，也即减少了铁心横截面积和线圈匝。

变压器本身的损耗主要包括原、副边铜耗和铁耗，铁心面积和线圈匝数的大幅度减小也就大大降低了铜耗和铁耗。

因此，采用逆变技术大大提高变压器的工作频率，使得变压器的损耗变得比工频工作时小得多，从而达到节能的目的。

3）传统的，采用工频变压器的整流式电源设备的功率因数一般在0.5～0.8之间，这是因为其电流谐波成分和相移角都比较大。

在逆变电源中，如果用功率因数校正技术，能使输入电流的谐波成分变得很小，从而使功率