基于单片机控制的正弦波逆变电源设计

关键字：单片机控制

 正弦波 逆变电源设计 

　　逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置。随着电力电子技术的发展，逆
变电源的应用越来越广泛，但应用系统对逆变电源的输出电压波形特性也随之提出了越来
越高的要求，因为电源的输出波形质量直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。
　　随着数字信号处理技术的发展，以

SPWM 控制方式设计的逆变电源越来越受到青睐。

本文介绍的

SPWM 逆变电源就是采用 PIC 单片机来实现 SPWM 控制和正弦波方式输出，

而且电路简单，性能安全可靠，灵活性强，同时可以降低谐波，提高效率。
　　

1 SPWM 逆变器结构

　　逆变电源的拓扑结构有多种形式，图

l 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。

 
　　

2 SPWM 逆变电源工作原理

　　本逆变器电源的前级采用

SG3525 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。图 2 所示是

其逆变电路的电原理图。图

2 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。
 
　　

3 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，本文采用脉宽调制波的面积等效法来实现

SPWM 控制。

图

3 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。

 
　　

4 软件设计

　　

4．1 正弦波脉宽的生成

　　根据正弦波脉宽调制

(SPWM)的产生原理，若把 U=Urmsintωt 正弦波在半周期内 N 等

分，第

i 个等分段正弦波的面积为 Si，则有：