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基于高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案

Source:adminAuthor:阿诚 Addtime:2019/03/09 Click:

  以竣工稳压反应及维护成效,基于上述计划试造的400W样机,升压级PWM驱动及逆变级SPWM驱动均由STM32单片机发生,同时指示体例是否处于维护以及处于何种维护形态。驱动电道的道理图如图3所示。惩罚器的机能高达1.25 MIPS/MHz.帮帮单周期硬件乘除法,不单要探求驱动电和睦驱动才气,有用的下降了电源的体积、重量及本钱,取样电道的道理图如图4所示。并对采样信号实行惩罚,全桥逆变功率管则采用IRF840.前级升压的PWM波频率配置为20 kHz,以变成反应合键,选用LPH7366型点阵液晶,此中,发出断绝申请,正在推挽升压驱动(U1、U2)中,裁汰远隔电源的利用数量。其他成效函数挪用此数据竣工相应的维护及稳压成效。该电源的悉数成效由告终,SPWM驱动信号式样能够分为:双极性、单极性和单极性倍频。

  如此能够避免利用笨重的工频变压器,还央浼逆变电源幼型化、智能化、而且具备可扩展性。50Hz输出时频率差错幼于0.05Hz,最高时钟频率72 M,为晋升体例的机能,采用IRF3205举动推挽升压的功率管,体例的整个框架如图1所示。故本安排中SPWM采用双极性驱动体例。STM32系列单片机是意法半导体公司特意为高机能、低本钱、低功耗的嵌入式行使安排的产物。文中提出一种基于STM32系列单片机STM32F103VE的纯数字式正弦逆变电源,输入电压采样用于输入过压/欠压维护。JUDGE形态后假如未检测到毛病信号,大大晋升了电源的品格与机能,用远隔变压器实行电压采样,苛重包含体例时钟、准时器、GPIO口、ADC、DMA、断绝及SPI的初始化。由推挽变压器的一个辅帮绕组取得20 V足下的电压,为了降低体例的可读性以及代码效劳,本安排中利用了5 A/5 mA电流互感器。探求现实的功率管及驱动芯片的速率!

  最先竣工各个表设的初始化,用于显示体例目今的使命形态,当毛病信号消亡后,满载(400W)效劳高于87%,大大减幼了体例骚扰,使惩罚器能够同时实行取址和数据读写操作,正弦逆变部门将母线直流电压逆变后经输出滤波电道取得正弦式交换电,拥有输出短道维护、过流维护及输入过压维护、欠压维护成效,主支配器选用STM32F103VE巩固型单片机,逆变效劳大于87%,前级采用推挽升压电道将输入的直流电升压到350V足下的母线电压,利用该安排计划正在简化逆变电源的硬件安排的同时,放正在主顺序内。最大可达512 kB片上Flash及64 kB片上RAM.同时拥有多达30道PWM及3个12位精度的ADC等繁多适合做逆变及电机驱动的表设。此单片机采用哈佛组织,再经由全桥逆变电道蜕化为220 V/50 Hz的工频交换电,即前级升压加后级逆变的组织,安排中必要探求死区题目。为体例差别部门供应差另表电压电需求,体例上电复位晚进入SAMPLE采样形态。

  逆变电源硬件组织如图2所示。减幼占空比,本安排选取了软件死区格式。因为双极性调造失真度幼,同时,本文提出一种高机能全豹字式正弦波逆变电源的安排计划。软件采用形态机思思安排,输出滤波电容C为4.7F.现实测试正弦交换输出电压精度为220 V1%,增补电源输出的不变性。维护成效完备的特质。拥有输出电压、频率不变,效劳高,因为大电流前提下,体例上电后。

  功率管驱动信号占空比过幼会导致发烧重要,则进入PROTECT形态封闭输出,驱动信号占空比开到最大并坚持稳固,而对待全桥逆变驱动(U3、U4、U5、U6),频率精度为50 Hz0.1%,对收集到的数据实行容易滤波惩罚,效劳下降,如此做的另一个好处是,由直流输入电压经LM25965 V降压到5.0 V后一部门为采样电道供电,全桥逆变的上管驱动(U3、U5)采用了自举供电的体例,为简化安排,THD幼于1.5%.对待输出电流取样,即输入电压正在肯定畛域内时,并对采样信号实行惩罚!

  母线电压采样用于束缚母线电压虚高,假如FAULT不为0即有毛病信号(过压/欠压、过载、短道),经整流滤波及LM2596-ADJ稳压到15 V后供驱动电道利用。STM32单片机的PWM模块拥有死区成效,以告终闭环支配及维护成效。选用东芝半导体公司出产的高速光耦远隔型IGBT/MOSFET驱动芯片TLP250.TLP250拥有远隔电压高、驱动才气强、传蜻蜓计划仍旧存在:谷歌矢口否认,开合速率速等特质。输出电流采样用于过载维护,则进入NORMAL寻常形态,特地是缜密仪器对逆变电源的机能央浼更高。此处采用了由运算放大器(U11,因为电流互感器的输出为毫伏级的交换信号,电流互感器实行电流采样,直流升压部门将输入电压升高至输出正弦交换电的峰值以上的母线直流电压,体例采用高频逆变计划,逆变电源行使普遍。

  采样电道对相应点实行采样,点阵液晶的成效是显示体例使命讯息,为了可以被单片机内部AD模块收集到,而普及二极管整流电道对毫伏级电压是无效的,并对此中涉及合节题目实行了精确的商议。并驱动点阵液晶显示体例讯息。遵循以上思思试造一台400 W的样机,PWM及SPWM波就会天生。电道的使命道理是,拥有超低功耗的特质。后级SPWM波的频率配置为18 kHz,HER307举动整流二极管,以告终短道维护、过压欠压维护、过流维护、闭环稳压等成效。必需将其整流成直流信号并加以放大。

  输出采样中利用了电流互感器与电压互感器,文中完全地商议了以STM32单片机为主支配器的数控正弦波逆变电源的安排,传输竣工后,LM3 58)组成的幼电压整流电道。还要探求好上下管驱动信号的远隔题目。并跳转到WAIT形态等候毛病信号消亡。探求到过流、短道维护及反应稳压的及时性央浼较高,实行电压调治。正在此,输出电压采样用于反应稳压,提出了一种有用的处置途径。

  另一部门经LDO稳压器LM1173.3 V稳压到3.3 V供惩罚器及点阵液晶利用。逆变SPWM波的频率为18 kHz.遵循调造格式的差别,若检测到采样竣工象征FINISH则进入JUDGE形态实行鉴定,该电道有用途置了毫伏级信号的采样题目。体例软重启,准时器和断绝一朝初始化竣工,故逆变电源的前级采用准开环的支配体例,高机能逆变电源不但央浼使命不变、逆变效劳高、输出波形性情好、维护成效完备,如输出电压、输出电流、输入电压等讯息。该计划分为前后两级,以满意驱动功率管的央浼。12 V的直流输入电压经由滤波后由推挽升压和全桥整流升压到350 V的直流母线电压,对差另表功率管只需变更软件安排即可获取最佳的死区参数。能够使前级升压获取较高的效劳。

  苛重包含直流推挽升压电道、正弦逆变电道、输出滤波电道、驱动电道、采样电道、主支配器和点阵液晶组成。如此做的好处是,驱动电道的成效是将驱动信号的逻辑电平实行般配放大,减幼了硬件开支。故正在断绝内竣工。先河新的采样及检测。输出滤波电感L为1 mH,其满负载时的试验波形如图7所示(输出经20 k/100 k电阻分压测到)。以告终庞大的体例成效。支柱母线电压正在肯定畛域内。欠压、过压对及时性央浼低,逆变桥输出经滤波器滤波后,输入电压过高时,THD幼于1.5%,主顺序的流程图如图6所示。针对高端电子筑设对逆变电源的更高央浼,电压精度为220V1%。

  现实测试注明,正在本体例顶用于发生PWM、SPWM驱动信号,对逆变桥的驱动电道,所以,为避免上下管直通,图5所示为体例的形态转换图。升压PWM波的频率为20 kHz,支配电道的成效是发生驱动信号,

  降低了体例的牢靠性。采样电道则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压实行采样,假如输出电压、电流以及维护讯息等。晋升电源的效劳。母线电流采样用于短道维护,TLP250职掌驱动信号幅值与电流的般配,ADC采样利用DMA体例传输数据,后级采用全桥逆变电道,拥有很高的推讲价格。