新型单相逆变电源的研制

　　1前言

　　目前，变频电源大多采用正弦脉宽调制，即所谓SPWM技术。其控制电路大多采用模拟方法实现，电路比较复杂，有温漂现象，影响精度，限制了系统的性能，以80C196MC或TMS320F240为核心组成的控制电路，能实现电源的全数字化控制，但系统较复杂，软件工作量大，研制周期长。而MITEL公司生产的增强型SPWM波产生器SA4828，可与单片机连接，完成外围控制功能，使系统智能化。单片机只用很少的时间去控制它，因而有能力进行整个系统的检测、保护、控制、显示等。基于上述原因，控制电路采用SA4828和AT89C52。同时为消除输出滤波电感的噪音，将变压器和电感集成在一起，利用输出变压器的漏感与电容组成LC低通滤波器，不但消除了输出滤波电感产生的噪音，而且简化了主电路设计。

　　2硬件电路设计

　　系统硬件电路由主电路、控制驱动电路、保护电路以及键盘显示电路组成，系统框图如图1所示。

图1系统框图

　　21主电路设计

　　如图1所示，三相交流输入电压经过整流滤波后作为逆变器的输入，图中虚线部分为输出变压器。从图中可以看出，电路中没有使用分离的滤波电感。而是根据磁路集成原理，将变压器和滤波电感集成为一个磁性元件，再在变压器的次级并以适当的电容，组成滤波网络。从电容两端获得正弦电压输出。

　　22控制、驱动电路设计

　　控制电路以AT89C52和SA4828为核心，完成SPWM波的产生、系统的检测、控制、更新显示以及查询按键功能。SA4828是MITEL公司专门为电机控制电路设计的三相SPWM波产生器，也可用于静止变频电源，它是SA8282的增强型，具有全数字化操作，输出波形精度高;工作频率范围宽，输出电源频率可达4kHz，频率控制精度达16位;工作方式灵活，配备微处理器接口，其工作参数：载波频率、电源频率、输出幅值、死区等都可以通过微处理器很方便写入，并只需在改变工作方式时才刷新。此外，它还具备看门狗定时、三相幅值独立可调等功能。关于SA4828的具体资料，请参阅文献[1]。本系统取SA4828的两相四路SPWM输出作为控制信号。

　　工作时，单片机首先对SA4828进行初始化，定义载波频率，电源频率范围、死区、最小脉冲取消时间等参数。然后向SA4828的控制寄存器传送电源的频率控制字和幅度控制字等参数。正常工作时，根据需要对SA4828的控制数据进行修改，实现系统的反馈与实时控制，以及调压和调频。为实现系统的稳压功能，采用平均值反馈PI调节。输出电压经隔离、取样后进行AD转换，转换结果参与PI运算，运算结果即为SA4828幅度控制寄存器的控制字。电压调节时，用户通过控制面板的电压调节按键改变PI算法中电压的给定值，通过PI调节改变输出电压。频率的控制无须构成闭环，调频时，单片机根据用户设定直接修改SA4828频率控制寄存器的控制字，以改变电源输出频率。