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【我是工程师】单片机实现逆变电源 [开源帖] 已更新。。。
阅读: 8500 |  回复: 52 楼层直达

2015/03/31 17:23:55
1
yueyunno1[版主]
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LV9
军长

QQ截图20160321155901  我是工程师第三季 携万元大奖强势回归


      很多朋友都在谈论逆变电源的事情,包括一些前辈用纯硬件做出了纯正弦波的逆变电源,前期也看到过很多大佬用单片机设计过逆变电源,这个项目我也打算用单片机实现逆变电源,如果大家支持的力度大后续完全开源。没有办法,这年头不搞点硬货没有人愿意看帖,呵呵,玩笑了。


以下是个人前期的设计思路:

设计目标:

      300W左右   整机主要器件:单片机、MOS管、高频变压器等;

设计原理:

      采用单片机输出2路(有死区时间)高频PWM波形驱动MOS管把低压12V直流电压转换为高压直流稳压源,后级采用单片机输出(有死区时间)SPWM波形驱动H桥,用LC电路滤波后输出正弦波。加入按键控制、串口控制、输出电压电流显示,前级电压显示,输入电压欠压保护、过压保护,显示带简易界面,逆变电源能够通过串口实现开关机,方便后续实现远程控制。后续还打算加入上位机显示,以及上位机控制。


设计难易分析如下

     死区问题:

      逆变电源前级升压部分为推挽结构,如果2个MOS管同时导通会出现问题;SPWM的高压H桥部分也是如此,H桥的上管和下管同时导通也都会炸机或是产生大的开关损耗,再设计这两个地方的时候就必须要考虑死区时间,避免同时导通。

对于单片机来说产生边沿对齐的PWM比较容易,但是要产生具有死区时间的PWM波形就相对有难度了。并且要求是时时控制,PWM波形不能出现误动作,要不然就有炸机的可能性。

     程序问题:

     程序必须具有实时性,程序中尽量少用延时程序,特别是程序再工作的时候必须要有足够的实时性,以保证程序的稳定。



SPWM逆变器结构
    逆变电源的拓扑结构有多种形式,下图所示是SPWM逆变电源的基本结构,它主要由变压器中心抽头推挽式升压电路、逆变电路、滤波电路、驱动电路和控制电路组成。控制电路主要包括MCU控制器、升压控制、电压检测和电流A/D检测所示等电路组成。

SPWM逆变电源工作原理 本逆变器电源的前级采用STC15W4K单片机来交替输出两路PWM信号以控制开关管,然后经过高频变压器升压整流和LC滤波后产生400 V电压。再通过STC15W4K单片机编程产生等效正弦波的矩形脉冲波来控制逆变桥开关管的导通和关断。从而使其工作在SPWM控制方式。下图所示是其逆变电路的电原理图。下图中的左桥臂工作在高频调制方式,即Q1和Q3按照SPWM开通:右桥臂工作在高频调制方式,即Q2和Q4按照SPWM开通,最后经过滤波得到正弦波。

SPWM正弦波脉宽调制方法 SPWM正弦脉宽调制法是采用调制波为正弦波、载波为三角波的一种脉宽调制方法,可广泛应用于逆变器电源上。SPWM的输出波形控制算法有面积等效法、自然采样法、对称规则采样法、不对称规则采样法等,本帖将采用脉宽调制波的面积等效法来实现SPWM控制。下图所示是其SPWM波形图,该方法将半个周期的正弦波波形分成N等分,从而把该正弦波看成是由N个彼此相连的脉冲所组成,这些脉冲宽度相等(都等于π/N),幅值不等,且脉冲顶部不是水平直线,而是曲线,各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果能把这种脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替,并使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合。且使矩形脉冲和相应的正弦部分的面积脉冲量相等,那么,就可以得到相应的脉冲序列。这样,再使各脉冲的宽度按正弦规律变化,同时使矩形波与正弦波等效,就可以实现SPWM正弦脉宽调制。

    由于脉冲宽度是按照正弦波的规律变化,故可把这些脉冲宽度DK的值编制成数值表,再用单片机通过查表输出脉冲序列。

2x2mm SON封装 2A高效降压转换器 IO-Link数字输入集线器参考设计 具有40μA静态电流的40V、2A、2.2MHz降压稳压器
3-6Vin 3A同步降压SWIFT™转换器 介质转换器 - RJ45 到光纤转换器 用于RF/An的ADJ Hi PSRR超低噪声800mA低输入电压稳压器
4.5V-24V输入同步模式双降压控制器 宽范围 DC 二进制输入模块 低噪声稳压开关电容电压逆变器
2015/03/31 17:24:40
2
yueyunno1[版主]
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军长
占楼备用!
2015/03/31 17:24:50
3
yueyunno1[版主]
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军长
占楼备用!
2015/03/31 17:24:55
4
yueyunno1[版主]
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军长
占楼备用!
2015/03/31 17:25:12
5
yueyunno1[版主]
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LV9
军长
后面的你们随意,多多益善!
2015/03/31 17:40:58
6
电源网-fqd
电源币:5040 | 积分:15068 主题帖:245 | 回复帖:4147
LV11
统帅
我只是来顶帖的
2015/04/01 09:37:52
7
电源网-娜娜姐
上一次首页头条
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LV10
司令
乐工出品 必是精品 再一个开源  好期待!~~
2015/04/01 09:50:01
8
yueyunno1[版主]
集齐5个最佳回复
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LV9
军长
呵呵,谢谢,我会努力的。
2015/06/03 08:54:09
34
hebut_chenlei
电源币:52 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长
太有才了。。站这么多楼给我用用
2015/06/03 08:55:14
35
hebut_chenlei
电源币:52 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长
有些调皮,,不要生气。。在你的帖子中,学了好多东西
2016/12/22 09:56:53
50
hth219
电源币:0 | 积分:3 主题帖:3 | 回复帖:24
LV3
排长
合作或购买电源方案http://www.dianyuan.com/bbs/1536531.html
2015/04/01 17:27:05
9
又一个暑假
电源币:191 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:83
LV5
营长
乐老师的帖都是干货
2015/04/01 23:28:46
10
wangchuangwccc
电源币:68 | 积分:12 主题帖:19 | 回复帖:102
LV7
旅长

支持乐工

2015/04/02 09:57:41
12
yueyunno1[版主]
集齐5个最佳回复
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LV9
军长
谢谢!
2015/04/02 09:57:33
11
yueyunno1[版主]
集齐5个最佳回复
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LV9
军长
呵呵,尽力吧!
2015/04/02 17:54:41
13
电源网-娜娜姐
上一次首页头条
电源币:690 | 积分:214 主题帖:289 | 回复帖:1800
LV10
司令
一个序 就有这么多人顶好人气~
2015/04/13 11:56:52
20
开水烧不开
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:9
LV2
班长
乐老师,怎么还不更新。速度呀!
2015/04/02 21:41:07
14
又一个暑假
电源币:191 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:83
LV5
营长
乐老师准备用什么单片机
2015/04/03 08:28:02
15
yueyunno1[版主]
集齐5个最佳回复
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LV9
军长
还是打算用你们最熟悉的单片机,呵呵,开源用的那款芯片,熟悉点学起来会快些。
2015/04/03 09:28:29
16
又一个暑假
电源币:191 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:83
LV5
营长
试试PIC啊
2015/04/03 10:07:54
17
yueyunno1[版主]
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LV9
军长
PIC成本高,另外PIC的编程器价格也高。
2015/04/03 10:11:09
18
cjhk[版主]
电源币:619 | 积分:61 主题帖:27 | 回复帖:118
LV9
军长
乐工   我举双手支持你   乐工   先顶你一个
2015/04/13 11:03:05
19
电源网-娜娜姐
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电源币:690 | 积分:214 主题帖:289 | 回复帖:1800
LV10
司令
乐工,挖了个小小的坑~~快来填填啦
2015/04/18 21:06:48
21
lao4jiadian
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:6
LV1
士兵

这个开源我也参加,买套餐时提醒一下啊。乐工是我心中的神

2015/04/21 11:24:30
23
电源网-娜娜姐
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电源币:690 | 积分:214 主题帖:289 | 回复帖:1800
LV10
司令
哇哦,粉丝哦~~
2015/04/20 15:52:01
22
rongshengju
电源币:619 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:80
LV4
连长
支持!!!
2015/04/21 11:59:36
24
电源网-天边
上一次首页头条
电源币:451 | 积分:402 主题帖:25 | 回复帖:1044
LV9
军长
面对这个坑坑 我真是义无反顾的跳进来了~~ 
2015/04/22 11:11:24
25
嫉妒人生
电源币:3 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
乐工支持你,什么时候开始弄,有没有你的那个数控电源地地址
2015/04/24 11:54:08
26
release
电源币:57 | 积分:5 主题帖:18 | 回复帖:252
LV6
团长
期待更新,努力学习!
2015/04/27 15:12:57
27
电源网-璐璐
电源币:1057 | 积分:45 主题帖:56 | 回复帖:1198
LV9
军长
乐工,等你来填坑啊啊啊啊啊~~~
2015/04/27 16:55:49
28
silong
电源币:0 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:7
LV2
班长
MARK一下,我也想做个数字电源,能参与吗?
2015/04/30 15:35:12
29
电源网-璐璐
电源币:1057 | 积分:45 主题帖:56 | 回复帖:1198
LV9
军长

投票正式开始,投出的每一票都至关重要,最终大奖花落谁家?我们拭目以待...扫描


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点击:


QQ截图20150602111238


该参赛作品编号为NO.18

2015/05/08 13:22:05
30
yueyunno1[版主]
集齐5个最佳回复
电源币:26 | 积分:31 主题帖:19 | 回复帖:312
LV9
军长
上个月太忙了,现在终于忙得差不多了。
2015/05/08 13:22:32
31
yueyunno1[版主]
集齐5个最佳回复
电源币:26 | 积分:31 主题帖:19 | 回复帖:312
LV9
军长
最近一段时间将会全力来写这个帖子。
2015/05/22 14:40:50
32
电源网-璐璐
电源币:1057 | 积分:45 主题帖:56 | 回复帖:1198
LV9
军长
2015/07/22 19:18:38
39
飞翔梦
电源币:21 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:1
LV1
士兵

更新了吗

2015/05/22 21:50:01
33
dapeng
电源币:26 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:181
LV5
营长

这么好的贴,不能不顶啊,

2015/06/03 22:15:50
36
Chash
电源币:24 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:25
LV3
排长

顶起来

2015/06/24 14:51:28
37
影动随意
电源币:24 | 积分:3 主题帖:3 | 回复帖:9
LV2
班长

顶一个

2015/06/24 22:16:01
38
154600
电源币:251 | 积分:7 主题帖:21 | 回复帖:170
LV7
旅长
顶起来
2015/07/29 13:56:13
40
gaobao_1
电源币:24 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:40
LV3
排长
 STC的PWM不是太好没有相位校正的pwm波型可能不是太理想
2015/08/19 21:44:12
41
流淌的歌声1104
电源币:52 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:61
LV4
连长
也许楼主有办法,期待楼主更新!
2015/09/15 16:22:29
42
知识阅览者
电源币:9 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:62
LV4
连长
楼主,您的作品什么时候出来呀?我们一起的讨论!向您学习!!
2015/10/21 17:19:52
43
change0806
电源币:170 | 积分:0 主题帖:35 | 回复帖:133
LV5
营长
老师在哪里去了
2015/11/18 22:17:44
44
lgj9873
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
我也STC12系列做过,STC12没有死区发生器,弄得很难受,后来用的STM32F103做成的,但PID部分很简陋,且负载短路有时会导致MCU复位,不知你这方面是如何考虑的?
2015/12/06 13:03:26
45
gxg1122
电源币:109 | 积分:6 主题帖:54 | 回复帖:419
LV8
师长
楼主这都单片机了。不错啊
2016/04/11 21:20:14
46
鹏程百万里
电源币:4 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:1
LV1
士兵
支持乐工,快来开讲啊
2016/04/20 12:13:48
47
厕所小虫
电源币:0 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:6
LV2
班长
顶顶顶,正好要学这个~~~本来用MSP430用查表法做了个SPWM,但是貌似430指令集太垃圾了,主时钟要比定时器时钟快很多才来得及在中断里面修改定时器寄存器里的值,估计抗干扰也不行。
2016/11/14 14:35:50
48
知识阅览者
电源币:9 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:62
LV4
连长
乐工的这个帖子的作品还在继续不?我等都在期待您的分析和数据以及电路和程序!讲贴是做好的课堂~!
2016/12/19 11:15:27
49
一心一意天涯
电源币:2 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
很多人都在关注,希望版主继续更新,
2017/02/26 15:48:41
51
acer77e
电源币:2 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:13
LV3
排长
这个楼主喜欢把事情说一半了事
2017/03/20 14:12:20
52
Q3233273203
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:9
LV1
士兵
2017/03/27 21:09:31
53
wheelzhou
电源币:1077 | 积分:9 主题帖:232 | 回复帖:804
LV9
军长
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