单片机逆变电源设计+电路图+原理图+主程序及流程图 第5页
3.2.3光耦隔离驱动电路
在逆变电路中，功率器件必须有驱动电路、保护电路的配合，才能按人们的要求实现一定的控制功能。以往的功率器件和驱动电路是分离的,而今随着半导体技术的发展,已经可以将功率器件及其配套控制电路集成在一个芯片上形成所谓的功率集成电路(PIC)。它可以集成多种功率器件及其控制电路所需的有源或无源器系统硬件设计件如二极管、MOSFET、IGBT等。这种功率集成电路特别适应电力电子技术高频化发展的需要。
外围驱动电路主要是使控制输入信号通过光电偶合器传送，设计时可选择HCPL-4505、HCPL-4506、TLP-759、TLP-559等型号的光电偶合器，上述型号的光电偶合器均为发光二极管驱动方式, dv/dt的耐量小，故采用光偶阴极接限流电阻的驱动电路形式，完整的外围驱动电路如图3-4所示。
图3- 4 外围驱动电路
当IPM内置的保护动作时，ALM端子将输出低电平，同时关断IGBT。该ALM信号也要经过光电隔离电路输入单片机复位端口，以封锁SPWM脉冲信号输出。图3-5即为本系统采用的ALM信号输出接口电路。
图3- 5 ALM信号输出接口
3.2.4 输出LC滤波电路
根据脉宽调制技术分析可知除b1外其它项就是SPWM输出波形的谐波，输出波形的主要谐波分量是角频率为ω的函数，它对基波的影响很大。输出交流LC滤波环节主要就是虑除这些谐波分量。逆变电源对输出谐波含量有明确的要求，即单次谐波含量小于3％，总谐波含量小于5％，因此，输出滤波器的设计是十分重要的因素，为了使逆变器与滤波器能合理搭配，在对滤波器进行设计时需要满足以下几个要求：
1)使单次谐波和总谐波含量降到指标允许的范围以内。
2)负载大幅度变化时无耻悲鄙下流的网"学.网总是抄辣,文^论,文.网
http://www.751com.cn ，滤波器对主电路正常运行的影响尽可能的小。
3)负载变动后，输出电压的波导要尽可能的小。
4)在满足指标要求的情况小，滤波器所用的原元器件尽可能的少。
为了满足以上的几点要求，可以通过下面的方法选取LC滤波器的参数。当
负载发生变化时，对滤波器主电路运行的影响应尽量的小，即当负载发生变化时
控制滤波器的输入阻抗模值使其变化最小。如果能够实现这一点，就可以使逆变
器的输出电压、电流的波动大大减小，使主电路换流稳定，并改善系统的动态特
性，保证逆变器可靠地工作。图4.6为本设计方案选用的逆变电源滤波电路的形式。
图3- 6 LC滤波电路
，XL随频率升高而升高； ，Xc随频率升高而降低。 所对应的频率为截止频率fc，fc与L，L,C的关系如下:
，
本系统中逆变器输出电压基波频率f为450HZ最低次谐波频率Fk1为2×3kHZ，设截止频率fc为1.5kHz。可以看出f<<fc，则 ，此时对基波信号的阻抗很小，允许基波信号畅通;又fk1>>fc，则 ，此时 对最低次谐波的阻抗很大，因此滤波器不允许最低次谐波信号通过，更不允许高于最低次谐波次数的信号通过。因此当我们将LC振荡电路的振荡频率设计为fc时就能有效的滤除高次谐波。
现在计算L，C的值:
令 为特性阻抗，则 ，由此可 。
由上式可知，只要知道fc、 的值，便可计算出L、C。
l)特性阻抗 的选择
特性阻抗p与负载阻抗的关系是:
2)截止频率fc的选择
截止频率fc与最低次谐波频率fk1的关系是: 。
式中b称为滤波器的衰减系数，它是滤波器的谐波输入电压与谐波输出电压的比值对数。
3.2.5 信号采集电路
为了提高输出电压的稳定性，本系统采用电压反馈闭环。输出电压经电阻分压取样后，由运算放大电路将电平转化为单片机A/D转换口所能接受的0-5V的电压信号，送入单片机A/D转换口。图3-7对应的信号采集电路原理图。实现把逆变器滤波电容输出电压信号转换为单片机所需要的0-5V电平信号。
图3- 7 电压信号调理电路
图3-7的工作原理为：
第一个运放A1是放大环节，还起到增大输入阻抗，减小对设备影响的作用。
Vm = -Vi
第二个运放A2可以把-5 - 5V的电压转换成0 - 5V的电压信号。
则输入单片机的值的范围为0V - 5V，符合芯片的A/D采样要求。
3.2.6 电路电源部分
该部分电路如图3-8所示。电路包括电感 、整流桥 (其内部由4个二极管组)、滤波电容 、 、 和稳压器件U4(7805)构成线性电源。这部分电路的作用是给逆变电源的数字和模拟电路提供+15V和+5V的工作电压。
图3- 8 逆变系统的电源部分
的作用是将经EMI滤波后的交流信号隔离传送到整流桥，然后得到波动较大的直流电压，经过滤波电容 稳压后得到较为稳定的+15V直流电压；该+15V直流电压经稳压芯片7805稳压，并经滤波电容 、 整形后得到稳定的+5V的直流电压。
3.3.控制电路的组成及工作原理
整个控制器由微处理器和SPWM发生器组成。在此采用AT89C52单片机作为主控制器，SPWM波的产生选择了专用集成芯片SA828，输出采样和TL431精准电压比较。芯片的选择使软件非常简捷，微处理器只用很少的时间去控制。硬件电无耻悲鄙下流的网"学.网总是抄辣,文^论,文.网
http://www.751com.cn 路也大大简化，灵活性、智能性增强，同时生成的SPWM波形精度高，度加快，相应电源的可靠性大为提高。
图3-9 控制部分电路图
图3-9为控制部分的电路原理图。电路主要由AT89C52单片机、四位显示及驱动电路、AD采样电路、复位电路等组成。
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