三相正弦波变频电源软件设计说明

三相正弦波变频电源摘要：本设计由整流滤波电路、DC-AC 变换器、检测模块和单片机控制与显示模块 4 个模块电路构成。系统以英飞凌单片机 XE164FN 为控制核心，采纳规则采样法和 DDS 实现频率可变的三相沟通电 SPWM 信号输出，实现 DC-AC 转换，输出频率围为 20～100HZ，输出线电压有效值为 36V，最大负载电流有效值为 3A。采纳互感器对电压、电流进行采样以与反馈，实现了对输出线有效值的控制以与缺相和过流保护，并实时显示电压、电流频率、功率等。关键字：变频电源 三相正弦波 逆变 正弦脉宽调制一．方案论证与比较1.1 三相逆变主拓扑方案方案一：采纳三个独立的单相逆变器经过一定的连接方式组成三相逆变，该系统可以三相运行，也可以单相独立运行，灵活性较高。方案二：如图 1 所示，采纳三相三桥臂逆变电路拓扑，同一桥臂上、下两个开关管互补通、断，输出的电压经滤波后得到三相沟通电。方案的选择：采纳方案一所用元器件比较多，适用于高压大容量的逆变器。方案二所用元器件少，电路简单，满足题目要求，故本设计采纳方案二。1.2 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案根据题目的要求将沟通电经整流后，经过逆变从而产生三相正弦波电源。而实现三相正弦波变频电源的关键在于逆变过程。对于小功率逆变电路一般都采纳 PWM 技术，为了实现正弦波变频电源，本设计采纳了 SPWM 技术。实现 SPWM 有以下几种方案。方案一： 采纳对称规则采样法。规则采样法一般采纳三角波作为载波。其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断，从而实现 SPWM 法。方案二： 采纳自然采样法。以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较，在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断，这就是自然采样法。其优点是所得 SPWM 波形最接近正弦波。 方案的选择：方案二由于计算繁琐，不适用于数字控制器实现。而对于现在的控制器来说，软件可以生成一个较大的正弦表，使得计算变得简单，减轻单片机的工作量，故本设计采纳方案一。1.3 测量有效值电路方案方案一：信号经互感器与调理电路处理后直接连接到 A/D 器件，单片机控制 A/D 器件首先进行等间隔采样，并将采集到的数据存到 RAM 中，然后处理采集到的数据，可在程序中推断信号的周期，根据连续信号的离散化公式，做乘除法运算，得到信号的有效值。方案二：信号经互感器之后先经过真有效值转换芯片 AD637，AD637 输出信...