3.系统硬件电路设计

　　

3.1CPU 控制器

　　

CPU 是整个逆变器的核心部分，主要负责反馈信号的采集、数字 PI 闭环计

算、

PWM 波输出、参数设置和外部通信。CPU 采用的是 ST 公司最新推出的

STM32F107 系列 ARM 芯片。该系列芯片采用 ARM 公司 32 位的 CortexM3
为核心，最高主频为

72MHz，Cortex 核心内部具有单周期的硬件乘法和除法

单元，所以适合用于高速数据的处理。芯片具有三个独立的转换周期，最低为
1μs 的高速模数转换器，三个独立的数模转换器带有各自独立的采样保持电路，
所以特别适合三相电机控制、数字电源和网络应用。芯片还带有丰富的通讯单元
包括

1 个以太网接口、5 个异步串行接口、1 个 USB 从器件、1 个 CAN 器件、I2C

和

SPI 等模块。3.2 驱动和逆变电路

逆变主电路如图

2 所示采用基于 H 桥的单相全桥逆变电路。单相全桥逆变

电路主要由

Q1、Q2、Q3、Q4 四个 MOSFET 构成。在 AC 于 OUT 之间如果加入

负载就构成了逆变回路。控制

Q1、Q2、Q3、Q4 按一定的顺序导通、截止就能够得

到所要的正弦波形。

　　对于本设计，开关管的选择主要以它的额定电压和额定电流为依据。这里选
择额定电压为

500V，额定电流为 20A 的 IRFP460N 沟道增强型 MOS 管为开

关管。可满足设计的要求。为了限制

MOSFET 门极的驱动电流，需要在门极串联

限流电阻，防止由过流导致的器件损坏。

　　

2.3 滤波电路

经过两路

SPWM 信号的驱动在负载电阻上产生的电压波形是按正弦规律变

化的方波。它是一个双极性的

SPWM 波形。实际需要的是频率为 50Hz 的正弦波，

因此需要将

SPWM 波进行滤波。一般的 PWM 逆变器采用 LC 低通滤波器。对于

LC 滤波器的设计，首先考虑滤波器的截止频率，LC 滤波器的截止频率见式