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基于SPWM的逆变器程序应用及自制电路

2023-05-16

自制逆变器的电路及程序应用

设计并制作-一个简易逆变器，其结构如图所示。
在这里插入图片描述
逆变器进行负载试验时，需在其输出端接负载。通常情况下，输出电能消耗在该负载上。

2.基本要求
①逆变器输出端仅连接电阻性负载，变流器1能输出50Hz、 25V 0.25V、 2A的单相正弦交流电。
②显示功能，可用液晶屏或者数码管将逆变器输出电压(有效值)、电流(有效值)、频率以数字形式显示出来。

简介

逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（一般为220V,50Hz正弦波）的转换器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于各电器中。

电路部分

逆变桥

我们在这里使用H桥，H桥是一个典型的直流电机控制电路，因为它的电路形状酷似字母H，故得名与“H桥”。
通过控制三极管基极Q1、2、3、4的高低电平，使通路的电流方向改变，从而实现交流电的功能。如Q1、Q4打开时，Q2、Q3必然是关闭状态，我们可以发现这里存在电平反相的关系。所以，我们使用一个IR2104半桥驱动器实现功能。接着通过MCU逻辑控制。
因为MCU的驱动功率和电流太小，所以需要使用半桥或全桥电路进行驱动。

在这里插入图片描述

MCU控制SPWM

大家熟知PWM，而SPWM则是占空比呈正弦变化的PWM，之所以使用SPWM，是因为通过积分之后，我们可以得到交流正弦波。
我们控制单片机定时器的PWM功能输出电平信号，并使其占空比呈正弦分布。如下图：
在这里插入图片描述
其中有一点需要注意：基波频率比积分得到的正弦波的频率高很多，如果产生50HZ的正弦波，我们的基波频率可以是50KHZ。因为使用电路积分之后，基波周期很小，每一个基波周期可看做正弦波上的一点，这一点的幅值由基波的占空比决定。

积分电路

通过LC电路实现积分功能将SPWM转化成正弦波，并且滤除杂波。
由于需要50HZ的频率，这里使用低通滤波电路，其构造如下图：
在这里插入图片描述

由此，全电路就搭建好了

其中，这里的NSPWM和PSPWM均由单片机产生，当然也可以用电路来实现。
附资料包链接 点击此处下载
包括stm32的SPWM例程和Multisim仿真资料以及电压电流检测电路图，可自行探索。

在这里插入图片描述

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SPWM

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