目 录
引言 ..................................................................... 1 1 绪论 .................................................................. 2
1.1 逆变电源的广泛应用 .................................................... 2 1.2 逆变电源的发展趋势 .................................................... 3 1.3 本课题的任务 .......................................................... 3
2 逆变电源原理 ........................................................ 5
2.1 开关逆变电源原理 ...................................................... 5 2.2 SPWM概述 ............................................................. 6 2.3 SPWM调制 ............................................................. 7 2.3.1单极性正弦波脉宽调制方式 ............................................ 8 2.3.2双极性正弦波脉宽调制方式 ............................................ 9 2.4 SPWM的采样方法 ...................................................... 10 2.4.1自然采样法 ......................................................... 10 2.4.2规则采样法 ......................................................... 10 2.4.3等面积法 ........................................................... 11 2.5 SPWM生成方法 ........................................................ 11 2.5.1调制过程特征 ....................................................... 13 2.5.2载波比(N) .......................................................... 15 2.5.3脉冲的占空度 ....................................................... 17 2.6 本章小结 ............................................................. 17
3 逆变主电路设计 ...................................................... 18 4 直流升压电路设计................................................... 19
4.1 直流升压主电路拓扑确定 ............................................... 19 4.1.1升压环节拓扑结构比较 ............................................... 19 4.2 升压电路选择 ......................................................... 20 4.3 本章小结 ............................................................. 21
5 控制电路设计 ....................................................... 22
5.1 PIC16F73单片机及外围电路设计 ........................................ 22 5.2 驱动电路设计 ......................................................... 22
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5.3 本章小结 ............................................................. 25
6 逆变电路设计 ....................................................... 26
6.1 逆变电路拓扑确定 ..................................................... 26 6.2 逆变主电路的选择 ..................................................... 27 6.3 逆变主电路元器件及其参数选择 ......................................... 28 6.4 本章小结 ............................................................. 28
7 采样反馈／保护电路设计............................................ 29
7.1 采样反馈电路设计 ..................................................... 29 7.2 保护电路设计 ......................................................... 29 7.2.1NMOS过流保护的必要性 ............................................... 29 7.2.2设计短路保护电路要求 ............................................... 30 7.2.3保护电路设计 ....................................................... 30 7.3 本章小结 ............................................................. 31
8 软件设计 ............................................................ 32
8.1 正弦波脉宽的生成 ..................................................... 32 8.2 软件设计 ............................................................. 32 8.3 本章小结 ............................................................. 35
9 实验结果与展望 ..................................................... 36
9.1 实验结果 ............................................................. 36 9.2 展望 ................................................................. 37
10 总结 ............................................................... 38
10.1 设计中的不足 ........................................................ 38
谢 辞 .................................................................. 39 参考文献 ............................................................... 40 附 录 .................................................................. 41
附录1单片机控制电路PCB ................................................. 41 附录2 驱动电路PCB ....................................................... 41 附录3 逆变电路PCB ....................................................... 42 附录4 电压反馈保护电路PCB ............................................... 42 附录5 程序清单 .......................................................... 43
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引言
随着国民经济的高速发展和国内外能源供应的紧张，电能的开发和利用显得更为重要。目前，国内外都在大力开发新能源，如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。一般情况下，这些新型发电装置输出不稳定的直流电，不能直接提供给需要交流电的用户使用。为此，需要将直流电变换成交流电，需要时可并入市电电网。这种DC-AC变换需要逆变技术来完成。用电设备对市电电网造成严重的污染，反过来，被污染的市电电网也会使用电设备工作不正常，用电设备之间通过市电电网相互干扰。为解决此问题，必须提高市电电网的供电质量。以逆变技术为基础的电力有源滤波器和电能质量综合补偿器可以净化市电电网，使其为用电设备提供高质量的电能。由于在用电高峰期间或者雷电、暴风雨等自然灾害可能造成市电电网的超量波动，甚至供电中断。这将造成用电设备工作失常，特别是计算机的数据丢失或者硬件的损坏。为此，需要不间断电源（UPS）来保证计算机的运行安全。UPS中的核心部件是逆变器。
本文的主要工作就是利用单片机设计正弦波逆变电源。第一章介绍了逆变电源的发展及应用；第二章介绍了逆变的工作原理；第三章到第六章介绍了本设计的硬件电路选择和软件设计；第七章是保护电路和反馈电路的介绍；第八章是调试样机的结果介绍及对所做的工作的一些展望；最后是总结。
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1 绪论
1.1 逆变电源的广泛应用
现代逆变电源以其高集成度、高性能比、最简的外围电路、最佳的性能指标等显著优点而受到青睐，可以说逆变电源从问世以来就引起了国内外电源界的普遍关注。随着逆变电源技术的不断完善，逆变电源已经广泛地应用于计算机、电子设备、仪器仪表、通信设备和家用电器中。近年来随着电子信息产业的飞速发展，人们对逆变电源的需求也与日俱增，逆变电源也因此显示了其强大的生命力。逆变技术在新能源的开发与利用领域有着至关重要的地位。21世纪是能源开发、资源利用与环境保护互相协调发展的世纪，能源的优化利用与清洁能源的开发，是能源资源与环境可持续发展战略的重要组成部分。具有世界三大能源之称的石油、天然气和煤等化石燃料将逐渐被耗尽，氢能源与再生能源将逐渐取代化石料而成为人类使用的主体能源，这种能源的变迁将迫使发电方式产生一次大变革，使用氢能源与再生能源的高效低污染燃料电池发电方式将成为主体发电方式。因此，除此之外逆变技术还有下列主要应用:
(l)交流电机变频调速:采用逆变技术将市电电网电压变换成幅值可调、频率、可调的交流电供给交流电动机，以调节电动机的转速，可用于控制风机、水泵、机床、轧机、机车牵引、电梯、传动及空调器等很多领域。
(2)UPS电源系统:在许多领域中被广泛应用的计算机、通信设备、检测设备等都需要采用UPS电源。UPS电源主要由整流器(包括充电器)和逆变器组成。在市电有电时，整流器为蓄电池充电;在市电停电时，蓄电池通过逆变器向负载继续供电。
(3)电动汽车:随着汽车数量的不断增加，排放气体对环境造成的污染越来越严重，已经成为空气污染的主要来源。各大汽车公司均投入巨资积极发展电动汽车。不管是采用蓄电池的电动汽车还是采用燃料电池的电动汽车，在用交流电动机作为动力时，都必须用逆变器把电池的直流电能变换成交流电能来驱动交流电动机。
(4)感应加热:中频炉、高频炉及电磁灶等设备都是采用逆变技术产生交流电，从而产生交变磁场，金属在磁场中产生涡流而发热，从而达到加热的目的。
(5)谐波治理:市电电网中的谐波，主要是由各种电力电子装置、变压器、荧光灯等产生的。采用由逆变器制成的电力有源滤波器APF和静止无功功率补偿器SVC，可以有效地治理市电电网的谐波污染。这是当前正在兴起的一门新技术。
另外，逆变技术在弧焊电源、通信开关电源、医用电源、变频电源以及航空逆变器等领域都有应用。总之，逆变器技术已经涉及各行各业，以及各种领域的用电设备。
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1.2 逆变电源的发展趋势
逆变器也称逆变电源，通过半导体功率开关的开通和关断作用，将直流电能转变成交流电能的一种变换装置，是整流变换的逆过程，是太阳能光伏发电系统、风力发电系统中的一个重要部件。
逆变技术的原理早在1931年就有人研究过。从1948年美国西屋电气公司研制出第一台逆变器：感应加热逆变器至今已有近60年历史了，而晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件，到了20世纪70年代，可关断晶闸管(GTO)、电力晶闸管(BJT)的问世使得逆变技术得到发展应用。到了20世纪80年代，功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)以及静电感应功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础，因此电力电子器件的发展为逆变技术高频化、大容量化创造了条件。进入20世纪80年代后，逆变技术开始从应用低速器件、低开关频率逐渐向采用高速器件、提高开关频率的方向发展，使逆变器体积进一步减小，效率进一步提高，正弦波逆变器的品质指标也得到很大提高。另一方面，微电子技术的发展为逆变技术的实用化建立了很好的平台，传统的逆变器需要通过许多的分立元件或模拟集成电路加以完成。随着逆变技术复杂程度的增加，所需处理的信息量越来越大，而微处理器的诞生正好满足了逆变技术的发展要求，从8位的带有PWM口的微处理器到单片机，发展到今天的32位DSP器件，使先进的控制技术如矢量控制技术、模糊控制等在逆变领域得到较好的应用。
总之，逆变电源虽然发展历史不长，但是发展速度迅速，它是一种更新换代的性电源。逆变电源在现代援术及新器件的支持下，无论是可靠性还是性能价格比，以及高效节能方面，都将不断进步和提高。电力电子功率开关器件向高压大容量化、集成化、全控化、高频化及多功能化的方向发展，材料学科的超导材料和软磁材料的惊人发展速度以及智能化控制技术、信息网络技术的发展，都促使逆变电源向着高效率、大功率、高可靠性的方向发展。因此，逆变电源的开发、研制、生产成为发展前景十分诱人的。 1.3 本课题的任务
本课题设计主要论述了基于单片机控制逆变稳压电源的基本原理、结构和设计过程,并且在搭接实验电路之前,利用仿真工具软件对所设计的电路进行仿真,验证电路的可行性,最后在此基础上完成样机的调试工作。本文设计的电源是输入电压为36V～48V，负载电流有效值为0.1～1A时，输出线电压有效值应保持在220V,在设计中,我们采用SPWM逆变控制技术,单片机控制输出SPWM波,驱动开关元件的电压型逆变电路,最后把直流电压逆变成稳定的交流电压。 下面是本文所做的主要工作：
1．在比较全桥、半桥及推挽3种拓扑各自特点的基础上，采用并联MOS管驱动的推挽变换器作为前级DC/DC升压电路，并实现各种保护功能；
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2．选用Microchip公司的高性能16位单片机为主控核心，并设计逆变系统的控制电路及相关软件；
3．采用前馈加反馈的复合控制策略，使系统的电压、频率精度分别为220V+5％、50Hz、a：0．5％；
4．研制一立运行逆变系统样机，优化各模块间的布局；实现输入过欠压、输入过流、输出过载、输出短路、等保护功能。
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2 逆变电源原理
2.1 开关逆变电源原理
在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本提同，是指环节输出效应波形基本相同。如果个输出波形的傅立变换进行频谱分析，可发现它们的低频段特往非常接近，仅在高频仅略有差异。
例如图2-1a、b、c所示的三个窄脉冲形状不同，(图2-1a为矩形脉冲，图2-1b为三角形脉冲，图2-1c正弦半波脉冲)但是它们的面值(即冲量)都等于l，那么，当他们分别加在具有惯性的同一个环节上时，其输出响应基本相同。脉冲越窄，其输出的差异越小。当窄脉冲变为图2-1d的单位脉冲函数f(t)时，环节的响应即为该环节的脉冲过度函数。
f（t） f（t） 0 a） 0 b） f（t）
f（t） 0 0
c） d）
图2-1形状不同而冲量相同的各种脉冲
上述结论是SPWM的重要基础，用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。SPWM波形——脉冲宽度
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按正弦规律变化而和正弦波等效的SPWM波形。
u a) o u b) wt o 图2-2 用SPWM波代替正弦半波
wt
要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可得到SPWM电流波：电流型逆变电路进行SPWM控制，得到的就是SPWM电流波。SPWM波形可等效的各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 2.2 SPWM概述
所谓SPWM技术就是用功率器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲系列，以实现变压变频及控制和消除谐波为目标的技术，也就是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制，达到调节输出脉冲宽度的一种方法。这里所谓相当于基波分量的信号波并不一定指正弦波，在SPWM优化模式控制中可以是预畸变的信波，当然不同信号调制后生成的SPWM脉宽对变频效果，比如输出基波电压幅值、基波转矩、脉动转
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矩、谐波电流损耗、功率半导体开关器件的开关损耗等的影响差异很大。
SPWM技术最初应用于直流变换电路，随后将这种方式与频率控制相结合，产生了应用于逆变电路的SPWM控制技术。用改变调制信号频率实现输出电压基波频率的调节：用改变调制信号幅值实现输出电压基波幅值的调节。具体来说，就是用一种参考正弦波为“调制波”，而以N倍于调制波频率的三角波为“载波”。由于三角波或锯齿波的上下宽度是线性变化的波形，因此它与调制波相交时，就可以得一组幅值相等，而宽度正比于调制波函数值的矩形脉冲序列用来等效调制波，用开关量取代模拟量，并通过对逆变器开关管的通断控制，把直流电变换成交流电。
随着逆变器在交流传动、UPS电源和有源滤波器中的广泛应用，以及高速全控开关器件的大量出现，SPWM技术己成为逆变技术的核心，因而受到了人们的高度重视。尤其是最近几年，微处理器应用于SPWM技术和实现数字化控制以后，更是花样翻新，到目前为止仍有新的SPWM控制方式在不断出现。目前已经提出并得到应用的SPWM控制技术就不下十种。尤其是微处理器应用于SPWM技术之后，SPWM技术得到了进一步的发展，从追求电压的正弦波到电流的正弦波，再到磁通的正弦波；从效率最优到转矩脉动最小，再到噪音最小等，SPWM控制技术经历了一个不断创新和不断完善的过程。 2.3 SPWM调制
SPWM脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。这样，使调压和调频两个作用配合一致，且于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网侧的功率因数大大改善。利用SPWM逆变器能够抑制或消除低次谐波。加上使用自关断器件，开关频率大幅度提高，输出波形可以非常接近正弦波。SPWM变频电路具有以下特点： 1. 可以得到相当接近正弦波的输出电压；
2. 整流电路采用二极管，可获得接近1的功率因数； 3. 电路结构简单；
4. 通过对输出脉冲宽度的控制可改变输出电压，加快了变频过程的动态响应,现在通用变频器基本都再用SPWM控制方式，所以介绍一下SPWM控制的原理。
控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。冲量既指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同。是指该环节的输出响应波形基本相同。如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。
根据上面理论我们就可以用不同宽度的矩形波来代替正弦波，通过对矩形波的控制来模拟输出不同频率的正弦波。例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半
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波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于 ∏/n ，但幅值不等，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。如果把上述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，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正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是SPWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，SPWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到SPWM波形。
在SPWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交－直－交变频器中，整流电路采用不可控的二极管电路即可，SPWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。 根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，SPWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的SPWM波形。 2.3.1单极性正弦波脉宽调制方式
所谓单极性控制是指在输出波形的半个周期内，逆变器同一桥臂中的两个开关元件只有一个处于不断切换的开关状态，另一个则始终处于关断状态。因此，输出波形在任何半周期内始终为一个极性，单极性控制方式的SPWM波形如图2-3所示，载波信号Ur采用单极性等腰三角形波，控制信号U c为正弦波形。当U c＞Ur时，元件开通；当U c 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第9页 共页 ur u uc 0 ux 0 wt wt u0 0 wt 图2-3单极性SPWM波形分析 2.3.2双极性正弦波脉宽调制方式 双极性控制则是指在输出波形的半周期内，逆变器同一桥臂中的两只元件均处于开关状态，但它们之间的关系是互补的，即通断状态彼此是相反交替的。这样输出波形在任何半周期内都会出现正、负极性电压交替的情况，故称之为双极性控制，其波形示意图如图2-4所示。与单极性控制方式相比，载波和控制波都变成了有正、负半周的交流方式，其输出矩形波也是任意半周中均出现正负交替的情况。 图2-4双极性SPWM波形 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第10页 共页 2.4 SPWM的采样方法 SPWM的采样方法有很多，下面就对一些常用的采样方法做一个大概的介绍。 2.4.1自然采样法 该方法与采用模拟电路硬件然后确定SPWM脉冲宽度的方法类似，只是这里是采用计算的方法寻找三角载波与正弦参考波的交点时刻，从而确定SPWM脉冲宽度。 图2-5自然采样法示意图 u ut ur 0 t1 t2 t4 t6 2.4.2规则采样法 采用三角波作为裁波的规则采样法示意图如图2-6所示。规则采样法是一种应用较广的工程实用方法，一般采用三角波作为载波。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。当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的，这种方法称为对称规则采样。当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时，由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽，在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称，这种方法称为非对称规则采样。 规则采样法是对自然采样法的改进，其主要优点就是是计算简单，便于在线实时运算，其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦。其缺点是直流电压利用率较低，线性控制范围较小。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第11页 共页 ut ur M t1 t2 t3 T1 图2-6 规则采样法 2.4.3等面积法 该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释，用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成SPWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，其所得的的波形很接近正弦波，但其存在计算繁琐，数据占用内存大，不能实时控制的缺点。 2.5 SPWM生成方法 由于正弦交流量是典型的模拟量，传统发电机难以完成高频交流电流输出，而功率半导体器件于模拟状态工作时产生的动态损耗剧增，于是，用开关量取代模拟量成为必由之路，并归结为脉冲电路的运行过程，从而构成了运动控制系统中的功率变换器或电源引擎。 典型的H桥逆变电路很容易理解（图2-7）， 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第12页 共页 负 载(a)(b)(c) 图2-7H桥和交流电流波形图 对角联动的两个开关器件和与之对应的另一组对角桥臂同时实施交替的开关作业时，建立运行后，流经负载的电流即为交流电流（图2-7b），考虑到功率器件关断时的滞后特性避免造成短路，通常都做成（图2-7c）的波形结构。显然开关器件输出的是方波（矩形波）交流电流。 在交流应用场合，多数负载要求输入的是正弦波电流。 电工学认为，周期性的非正弦交流量是直流、正弦波和余弦波等分量的集合，或者是非正弦波也可以分解为相位差和频率不同的正弦波以及直流分量。 不良波形或失真严重的正弦交流量必然产生大量的低次、高次及分数谐波，丰富的谐波分量与基波叠加的情景使得正负峰值几乎同时发生，换向突变时急剧的运动状态将对负载造成冲击并导致负载特性的不稳定或漂移，又加重了滤波器件的负担，损耗也随之增大，非但降低了电网的功率因数，还对周边设备造成不良影响。 可见，简单的方波在功率应用场合下显示出了不尽如人意的一面。当然，在不触及负载特性、能量转换效率、环境污染和系统综合技术指标以及小功率应用场合的前提下，就控制方法而言则显得容易些。 自然采样法是一种基于面积等效理念的能量转换形式，其原理极为简单而且直观，并具备十分确切的数理依据，通用性及可操作性也很强。当正弦基波与若干个等幅的三角载波在时间轴上相遇时，并令正弦波的零点与三角波的峰点处于同相位（图2-8a），所得的交点（p）表达为时间意义上的相位角和对应的瞬时幅值，交点间的相位区间段表示以正弦部分为有效输出的矩形脉冲群（图2-8b）。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第13页 共页 pp 图2-8矩形脉冲图 由此，SPWM波的基本概念是每一周期的基波与若干个载波进行调制（载波的数量与基波之比即为载波比），并依次按正弦函数值定位的有效相位区间集合成等幅不等宽且总面积等效于正弦量平均值的正弦化脉冲序列。对应于正弦量的正负半周，实施双路调制或单路分相处理及放大后，控制驱动功率开关器件运行，最终得正弦化交流量的样本波形如（图2-9）所示，滤波后流经负载的电流即为正弦波电流。 图2-9正弦交流波形图 2.5.1调制过程特征 由电工学可知，正弦波方程表示为： i式中 i：瞬时值；Im：正弦波的最大值；：角频率（等于2ƒ）；t：随时间 Imsin(t) （2-1） 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第14页 共页 而变的电气角；：相位角（t=0时的相位角为初相角）。由（图2-8）可知，正弦基波的零点和三角载波的峰点与时间起点相重合，故初相角为0，当最大值为1，最小值为-1或剔除所有无效变量后，正弦方程将简化为单纯的正弦曲线： in＝sin（pn） （2-2） 其中: in：正弦曲线与某一直线交点的瞬时值； （pn）：正弦曲线与某一直线交点的相位角。 核对其／2处的最大瞬时值仍然为1（负半周为－1），显然，正半周期内幅值区间的上下限分别为（1，0）；正半周相位区间内的上下限分别为（，0）。从而在纯坐标条件下，调制仅为坐标区间数量的关系而与时间或频率无关。 由（图2-8）可知，形似等腰三角形的三角载波是由许多直线相交叉形成的，因为交叉点以外的线段处于无效区间，所以不具备调制的一般意义。由于载波比（N）是人为选定的，因而N的变化将影响直线的数量（n）、直线的倾角、直线与直线相交后交叉点的相位角和正弦曲线与某一直线交点的相位角（pn）。又由于三角波的直线线段相交后交叉点的最大幅值与正弦曲线等幅，故所有直线交叉点位于正弦曲线正半周区间内各自的相位角的上限和下限（，0）成对应的比例；正弦曲线正半周区间（，0）内的直线与直线相交后交叉点的相位角分布均匀。所以，正弦曲线正半周内的各直线相交后交叉点位于各自相位区间内幅值的上下限同样为（1，0）。同理 ，负半周的数值分析相同。 于是，所有直线均可写成n个标准的斜截式直线方程： y＝kx＋b （2-3） 根据直线角系数的关系式和每一直线段的相位区间得各直线已知的相位角和两个交叉点的幅值坐标，即可求得各直线各自的斜率（k）和常数项（b），从而确定所有完整的直线方程如下： in＝k（pn）＋bn （2-4） 缘于正弦曲线与n个直线相交后需要求解n个交点（pn）的目标坐标值（xpn，ypn），而且必须同时满足式（1）和式（3）或是正弦曲线与各直线的各个交点（pn）的坐标值必须重合，即： 正弦曲线中的某一（pn）点的坐标值（xpn，ypn）必须等于对应的某一直线段中（pn）点的坐标值（xpn，ypn），或者是： sin（pn）= k（pn）＋bn （2-5） 据此，正弦曲线（图2-8a）与任一直线的交点坐标（xpn，ypn）必将被锁定于横轴（0＜x＜）；纵轴（0＜y＜１）的范围之内，续次利用牛顿迭代法即可求得所有交点（pn）的具有相当近似精度的相位角（xpn），然后将（xpn）代入式（1）就能解得各交点的瞬时幅值（ypn），由此完成全部的调制过程。 就以上调制形式中求解的结果，交点（xpn）的值即相位角是时间的函数；交点（ypn） 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第15页 共页 的值即对应时间的瞬时值或临界点，以此取得的按正弦函数值定位的不等宽序列脉冲的对偶边沿就是期望的控制信号角。由此取得对应的瞬时幅值（ypn）似乎毫无意义，但是，对于模拟控制方法则是一个极为重要的过渡参数。可以想象，SPWM波的数理依据或可信度是首屈一指的。 例如，按（图2-8）的调制情况，运算所得的交点数据如（表2-1）所示，表中其余3/4部分的数值可由同理类推。 表2-1 1/4周期内的交点分布情况 N=10 第一第二第三脉冲 相位角 瞬时值 0.237 0.436 0.669 0.946 0.955 前沿 0.753/ 前沿 2.300/ 前沿 3.992/ 脉冲 后沿 1.417/ 脉冲 后沿 3.4/ 调制运算得两组（pn）交点数据，因此，实际应用的基本方式也仅有两种。显然，开关相位角（xpn）数据适用于微处理器作数字处理，甚至可以直接给出开关相位角的时序数字控制输出信号；瞬时幅值（ypn）适合于模拟方法控制，利用比较法即可获取开关角的控制输出信号，当然并不排除多种数模结合及优化方案。 2.5.2载波比(N) 载波比（或称调制比）表示为一周期正弦基波与若干个三角载波数量之比，是一个人为设定的、能够直接观察到的数字量。在单脉冲（方波）交流状态下，每周期交流量内包含有正负半周各一个脉冲，尚可理解为N=2，考虑到正负半周的对称性，故N不能为奇数。又由于脉冲边沿的对偶性，N也不能为分数。 当N=4时，正负半周各占两个等幅等宽脉冲，因而仅能理解为单纯型多脉冲形式的波形结构。 又当N=6时，正负半周才各占有三个而且是自身对称的等幅不等宽的脉冲序列。所以，形成SPWM波的N必然是6或6以上的偶数正整数数列，即自起始端向上递增的N数列为6+2+2+„。 由于N数列中依次相邻而又相互错位间隔的低位（NL）与高位（NH）数列存在明显的个性差异，从而形成了6+4+4+„和8+4+4+„两个系列的偶数数列。NL数列每周期正弦量内调制得的周期脉冲总数等于N或三角载波的周期总数（图2-6），而NH数列的调制结果则位于正弦波峰值处出现的无效的（pm）单个交点 ，不能组成对偶的脉冲边沿（图2-10）。于是，NH数列调制得的周期脉冲总数为N-2（正负半周各一个），由此得依次 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第16页 共页 相邻的低、高位载波比（NL和NH）调制所得的半周期脉冲总数相同（表2-2），而且必然是奇数。其内容的特殊性为NH数列位于正弦曲线峰值处都有两个脉冲合并而成，并且其时间量将小于两个三角波周期的时间量之和。 i(y)oωt(x)图2-10脉冲边缘 表2-2 N与半周期脉冲数的关系 NL N NH 半周期脉冲数 N=12 第一前沿 脉冲 后沿 第二前沿 脉冲 后沿 第三前沿 脉冲 6 8 3 10 14 18 22 „ 12 16 20 24 „ 5 7 9 11 „ 表2-3 1/4周期内的交点分布情况 相位角 0.653/ 1.106/ 1.982/ 3.162/ 3.388/ 瞬时值 0.206 0.345 0.590 0.845 0.881 例如与N=10（图2-8）和相邻的N=12（图2-10）的调制结果数据如（表2-1）、（表2-3）所示，显而易见，两者的共性是周期脉冲数相同；两者的差别即交点的布局或相位角与瞬时值均具有较大的不同；而两者的脉冲总面积精度则按N的递增而递增。 由于两者的特征既存在共性又有明显的个性差异，这一共性造就了N的理解仅为一个概念性的量值数据，其个性的差异将为实施带来更为复杂的论证过程。 当N有限提高时，其正弦量面积平均值的理论精度、谐波分量和输出波形的失真程度将随之减小。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第17页 共页 2.5.3脉冲的占空度 不等宽序列脉冲也造成了每周期正弦量内单个脉冲的占空度差异，在正弦量换向过零点左右近旁的两个脉冲具有最小的占空比，这利于减小对负载及滤波器件的冲击和损耗。继而正弦函数值逐渐递增的负载电流抵达峰值时，则由大占空比脉冲提供大电流以满足功率需求，这一规律也利于提高输出功率、综合效率和改善系统的整体性能，这也是SPWM波所追求的目标。 由（图2-8、2-10）可知，具有相同周期脉冲数的NL与NH调制所得的最大占空比产生了很大的差距，单个脉冲的布局差异也导致了最小关断占空时间的差别，而平均值精度则正常按N的递增而递增。当然，小的关断时间不利于功率器件的关断特性，顾及功率器件关断特性的控制策略仍需谨慎实施。 2.6 本章小结 本章分别介绍了逆变电源工作的基本原理、SPWM的调制、SPWM的采样以及SPWM的生成过程。为下文的单片机SPWM编程提供原理性基础。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第18页 共页 3 逆变主电路设计 图3-1为逆变电源系统结构图。输入的直流信号经过直流升压后滤波，得到高压直 流，再经过逆变电路输出交流。直流升压采用全桥电路，工作频率在50kHz；高频逆变 后经过高频变压器变成高频交流电，再经过高频整流滤波电路得到350V高压直流电。后级采用单相全桥逆变电路，采用SPWM控制，再通过滤波电路得到220V/50H交流输出。 通过交流输出电压调节回路调节逆变器的输出电压波形；通过过流检测电路实现保护，当检测到故障信号时，立即关断逆变器的功率管，从而起到保护逆变电源的作用。下面就一一介绍各个部分的设计过程，包括升压电路桥的设计、控制电路设计、单片机外围电路设计和保护电路设计。 直流 输 入 直流升压逆变滤波电路 滤波 电路 电 路 SPWM驱动控制 单片机控制 图3-1逆变电源系统结构图 交流输出 输出滤交流检测反馈 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第19页 共页 4 直流升压电路设计 4.1 直流升压主电路拓扑确定 本文所设计逆变器的输入电压为36V-48V直流，而其输出则要求220V稳压的，因此必须加升压变压器。升压环节实际上是DC/DC开关电源，DC/DC变换器的拓扑很多，但采用的DC/DC变换器是作为逆变电源的直流升压环节，需要有电气隔离。因此这里只介绍如图3-1所示五种常用的隔离式DC/DC电路。 4.1.1升压环节拓扑结构比较 (1)正激式。如图4-1(a)，电路拓扑简单，在变压器绕组中加一去磁绕组就可以实现去磁，是中小功率变换器常用的设计方案。但是，这种拓扑存在许多不足之处。首先变压器铁芯单向磁化，利用率低，主功率管承受两倍的输入电压，只能适合抵押输入电路。其次，主功率管一般采用占空比小于0.5。另外，由于添加了去磁绕组使变压器的机构复杂化，变压器工艺水平的高低将直接影响到电路的性能。 (2)推挽式。如图4-1(b)，电路结构简单，可以看成两个完全对称的单端正激式变换器的组合，因此变压器铁芯是双向磁化的，相同铁芯尺寸下，推挽电路比正激式电路输出更大的功率。但电路必须有良好的对称，否则铁心容易引起直流偏磁饱和，另外，由于变压器原边漏感的存在，使主功率管必须承受超过两倍电源电压，因此功率管电压尖峰很大，承受较大电压应力。适合低压大电流场合。 (3)半桥式。如图4-1(c)，变压器铁芯不存在直流偏磁现象，变压器两象限工作，利用率高，功率管只承受电源电压，适合高压中功率场合。 (4)全桥式。如图4-1(d)，功率管只承受电源电压，并且铁芯利用率高，易采用软开关工作方式，但功率器件较多，控制及驱动较复杂，并且存在直通现象。适合大功率场合。 (5)反激式。如图4-1(e)，它的电路形式与正激式变换器相似，主功率管承受的电压也相同，只是变压器的接法不同。从输出端看，反激式是电流源，不能开路。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第20页 共页 图4-1DC/DC隔离变换拓扑图 4.2 升压电路选择 根据本设计要求，选用全桥式升压电路。如图4-2为全桥变换器的主电路，其中Ql、Q2为两个共负极的功率开关元件，T5A为带中心抽头的升压变压器。整流电路为全桥整流电路，适用于输出电压较高的场合。C11构成输出滤波电路。当Ql加上驱动信号时Q1导通Q2截止，变压器输出端电压上负下正；当Q2加上驱动信号，Q2导通，Q1截止，变压器输出端电压上正下负。若控制信号交替驱动两个功率管，则经过变压器耦合产生高压矩形交流电压，此高压高频交流电再经过整流电路整流转化为高压直流。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第21页 共页 图4—2为全桥升压的主电路 Q1、Q2断态时承受的电压均为2‟。为避免两管均导通造成变压器原边短路，Q1、Q2的占空比均不能大于50％，并相互错开以留有一定的死区。 4.3 本章小结 本章首先确定了前级直流升压主电路的拓扑结构为全桥升压方式；然后对各种变换器的原理做了分析比较得出选择全桥升压电路的原因；最后简单介绍了全桥升压电路中的变压器、功率开关管、整流器件、输出滤波电感电容的参数选择。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第22页 共页 5 控制电路设计 5.1 PIC16F73单片机及外围电路设计 图5-1PIC16F73单片机及外围电路 PIC16F73最高时钟频率为20MHZ，每条指令执行周期200ns，由于大多数指令执行间为一个周期，因此速度相当快。其内含192字节的RAM，4K程序存储器、5路A/D转换及2路PWM波发生器，应用时外围电路极其简单，是理想的单相逆变电源数字控制器。单片机通过内部软件产生一路SPWM控制信号，然后经过逻辑门变换电路变换成逆变全桥所需的四路驱动信号，再经专用驱动芯片IR2110隔离放大后，分别加到逆变全桥四个NMOS的栅极，进行驱动控制。为了提高输出电压的稳定性，本系统中采用了电压反馈闭环。输出电压经电阻分压取样后，由运算放大电路将电平转换为单片机A/D转换口所能接受的0～5V电压信号，送入单片机A/D转换口。软件在运行过程中，会每隔一段时间进行一次A/D转换，得到反馈电压值，调整SPWM信号的脉宽，保证输出电压的稳定。 5.2 驱动电路设计 电力电子器件的驱动是电力电子电路与控制电路之间的接口，是电力电子系统的重要的环节，对整个系统的性能有很大的影响。功率元件的驱动电路必须具备两个功能： 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第23页 共页 一是实现控制电路与被驱动的IGBT栅极或者MOSFET栅极间的电隔离；二是提供合适的栅极驱动脉冲电流。 本节针对本系统采用的是MOSFET功率管进行驱动电路选型与设计。其栅极特性IGBT相同，因此MOSFET驱动电路的结构和供电方式均与功率IGBT相同，许多驱动芯片既可用于MOSFET，也可用于IGBT。一般对驱动电路有如下要求： 1) 改善器件的静态和动态性能：作为功率开关希望减小器件损耗，驱动电路应保证器件的充分导通和可靠关断以减低器件的导通和开关损耗； 2) 实现与主电路的隔离：由于大多数主电路是高电压格局，要求控制信号与栅极间无电耦合； 3) 具有较强的抗干扰能力：目的是防止期间在各种外扰下的误开关，保证器件在低频工况下可靠工作； 4) 具有可靠地保护能力：当主电路或驱动电路自身出现故障时(如过电流和驱动电路欠电压等)，驱动电路应迅速封锁输出正向驱动信号并正确关断器件以保障器件安全。 在功率变换装置中，根据主电路的结构，其功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式。采用隔离驱动方式时需要将多路驱动电路、控制电路、主电路互相隔离，以免引起灾难性的后果。隔离驱动可分为电磁隔离和光电隔离两种方式。光电隔离具有体积小，结构简单等优点，但存在共模抑制能力差，传输速度慢的缺点。快速光耦的速度也仅几十kHz。电磁隔离用脉冲变压器作为隔离元件，具有响应速度快（脉冲的前沿和后沿），原副边的绝缘强度高，共模干扰抑制能力强。但信号的最大传输宽度受磁饱和特性的，因而信号的顶部不易传输。而且最大占空比被在50％。而且信号的最小宽度又受磁化电流所限。脉冲变压器体积大，笨重，加工复杂。凡是隔离驱动方式，每路驱动都要一组辅助电源，若是三相桥式变换器，则需要六组，而且还要互相悬浮，增加了电路的复杂性。随着驱动技术的不断成熟，已有多种集成厚膜驱动器推出例如EXB840/841、EXB850/851、M57959L/AL、M57962L/AL、HR065 等等，它们均采用的是光耦隔离，仍受上述缺点的。 美国IR公司生产的IR2110驱动器。它兼有光耦隔离（体积小）和电磁隔离（速度快）的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选品种。IR2110内部结构和特点如下图所示。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第24页 共页 图5-2IR2110的内部功能框图 IR2110采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺，DIP14脚封装。具有的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，dv/dt=±50V/ns，15V下静态功耗仅116mW；输出的电源端（脚3,即功率器件的栅极驱动电压）电压范围10～20V；逻辑电源电压范围（脚9）5～15V，可方便地与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达500kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns 和94ns；输出峰值电流为2A。IR2110的内部功能框图如图5-1所示。由三个部分组成：逻辑输入，电平平移及输出保护。如上所述IR2110的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的成功设计，可以大大减少驱动电源的数目，三相桥式变换器，仅用一组电源即可。 图5-3 驱动电路 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第25页 共页 如图5-3所示为本设计的驱动电路。IR2110的SD由单片机输出控制，单片机根据采样反馈的情况判断芯片的导通与关断。芯片7414的左端两个1，3管脚对应单片机输出的SPWM，电路右边输出接到逆变桥上。 5.3 本章小结 本章简单介绍了本系统所用PIC16F73单片机的性能和特点，重点介绍了该单片机所包含的脉宽调制器模块，最终根据系统要求和该单片机特性设计了单片机外围电路和驱动电路。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第26页 共页 6 逆变电路设计 6.1 逆变电路拓扑确定 常用的电压型单相逆变电源主电路一般有推挽逆变电路、半桥逆变电路和全桥逆变电路三种基本主电路形式。 图6-1所示的推挽电路，将升压变压器的中心抽头接于正电源，两路相反的PWM驱动脉冲送至开关管T1、T2的基极，控制两只功率管交替工作，得到方波交流电压经变压器输出。由于功率晶体管共地，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，变压器利用率低，带电感性负载的能力较差，此外开关管的耐压值要高于直流输入电压两倍以上，和全桥逆变相比它对开关器件的耐压值要高出一倍，只适合于原边电压比较低的功率变换器。 图6-1推挽逆变电路 半桥逆变电路的原理图如图6-2所示。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联接点A为直流电源的中点，当T1、T2都截止时，电容连接点电压为直流输入电压的一半。开关器件T1和T2基极信号在一个周期内各有半周正偏，半周反偏，且二者互补。当T1闭合(T2断开)时，中点电位将有所上升；当T2闭合(T1断开)时，中点电位将有所下降。半桥逆变电路使用的器件很少，驱动简单，抗电路不平衡能力强，但输出交流电压的幅值仅为Vd/2，同样输出功率条件下，功率管额定电流值要大于全桥逆变电路两倍，且需要分压电容器，所以一般用于中小功率等级逆变电路。本设计采用半桥逆变电路结构。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第27页 共页 图6-2半桥逆变电路 图6-3所示的全桥逆变电路与半桥电路的区别是用两只同样的开关管代替了两只电容，全桥逆变电路工作需要两组相位相反的驱动脉冲分别控制两对开关管，功率晶体管T1、T4和T2、T3反相，T1和T2相位互差180度。调节T1和T2的输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。该电路拓朴结构及控制较为复杂，元件较多，成本较高。由于主电路可以输出高压和大电流，所以一般常用于高压大功率逆变电源系统。 图6-3全桥逆变电路 6.2 逆变主电路的选择 逆变器是系统的核心部分，也是直接和负载相连接的部分。逆变器的性能直接影响了整个系统的输出特性。经过上诉比较，本设计最后选取全桥逆变电路。如图6-4所示为逆变环节主电路图。逆变电路的功能是将上一节中升压得到的高压直流电经SPWM全桥逆变，变成220V的SPWM电压，再经输出滤波电路滤波为220V、50Hz正弦交流电压输出。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第28页 共页 图6-4逆变环节主电路 6.3 逆变主电路元器件及其参数选择 鉴于本系统设计要求100W左右的额定容量和低频SPWM调制方式，故逆变主功率器件选择N沟道场效应管 (NMOS)。NMOS综合了MOSFET的优点，考虑半桥电路特点当上桥臂或下桥臂关断时，其自身承受两倍直流输入电压。并考虑一定的裕量。由于系统额定输出电压220V，其额定输出电流约峰值电流约2．52A，考虑负载类型及允许的过载倍数，NMOS的额定电流值按3倍额定选择，参考市面上的NMOS种类，取耐压值Veer为55V系列的IRF3205功率管即可. IRF3205具有开关速度快，输入阻抗高，驱动功率低，通流能力强的特点，目前IRF3205的电流电压等级为110A/55V，关断时间已缩短到ns，擎住现象得到改善，安全工作区域扩大。 6.4 本章小结 本章首先介绍了各种不同逆变主电路的结构图，随后介绍了逆变主电路元器件的参数选择；通过对不同形式逆变电路的比较，最后选择全桥逆变电路作为本设计的主电路。用N沟道场效应管作为开关管。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第29页 共页 7 采样反馈／保护电路设计 7.1 采样反馈电路设计 评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须得设计一个电路能及时把输出的情况及时回馈给控制电路。再由控制电路来控制输出，保持输出的稳定。 采样反馈电路如图7-1所示。输出220交流电源经过变压器降压再经过LC滤波输出，采用电压瞬时值反馈，对输出电压进行采样隔离，反馈信号送给单片机变换保存，得到脉宽控制量，通过SPWM生成环节产生各功率管的开关信号，控制功率管的通断，使输出电压尽可能跟踪基准正弦给定信号。 图7-1采样反馈电路 7.2 保护电路设计 7.2.1NMOS过流保护的必要性 前面在选择NMOS的型号时，考虑了器件的工作电流及允许的过电流，然而在故障条件下，器件承受较大的故障电流，这是不允许的，所以要用某些方法保护器件免受破坏。对于负载变化引起的过载，通过闭环控制，是可以调节的。但是当出现更为严重的过载，例如负载短接，逆变电路桥臂短接，变压器原边或副边短接等等，故障电流将在NMOS管中急剧上升，这时就要给NMOS提供一个快速保护电路。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第30页 共页 7.2.2设计短路保护电路要求 设计短路保护电路的几点要求： l、在器件失效之前完成NMOS的关断，对于NMOS所经历的所有工作状况，它应是成立的。 2、应有一定的抗干扰能力。 3、应足以适用于电路中的各种短路情况。 4、不应影响NMOS的开关特性。 7.2.3保护电路设计 本系统允许输入直流电压范围是36V～48V，由于PIC16F73具有12位转换精度的A/D口，电压测量范围O～3．3V。所以需要将输入的直流电压转换成O～3．3V之间变化的电压信号，再送到控制芯片的A/D转换口。编写程序来实现过流保护。当输入电压过高时，3．3V稳压管将电压值钳位在3．3V，起到保护控制芯片的作用。 整个装置中，功率开关管是最容易损坏的元件，电路中出现的过电压、过电流均会致其损坏。一般而占，功率MOS管承受道电压的能力较差，开关管开关过程中管子漏极和源极之间会出现由于电路分布电感释放能量而出现的过电压。为了抑制开关过程中出现的过电压，可以在开关管的漏极与源极之间并联电阻、电容串联吸收电路，但是这个阻容吸收网路只能加在开关管上的du/dt，而不能加在管子两端的电压的幅值。因此，单纯的并联阻容吸收回路并不能有效的防止过电压击穿。所以，还必须在管子两端并联压敏电阻。当采用上述两项措施后大大提高了管子的可靠性。 如图所示为保护电路图。对于桥式逆变电路，如果发生桥臂直通短路或负载发生短路时，流过开关管上的电流迅速增大，若不采取措施在很短的时间内，功率开关管被烧毁。短路与过裁是两种不同的故障状态，短路故障一经出现，装置就应该立即停止工作，因为短路电流在很短的时间内就会升到很高的幅值，可在瞬间损坏电路元件。对于短路故障必须立刻停机，这功能可以由串接在主功率回路中的快速熔断器实现。与短路故障不同，系统短时的过载属于正常工作状态，如果过载一发生就停机则不利于系统的正常运行。对于电路过载，设计中将取样电阻(因负载电流较小，这个方案可行，如果负载电流很大的情况下，为了减小取样电阻损耗的功率，应该采用电流互感器进行电流取样)串接在输出回路中，以检测负载电流。电流取样值经接口电路直接输入到单片机的A/D口，然后由程序将采样值与过载电流设定值比较。在正常情况下，采样值小于设定值系统正常工作。一旦采样值大于设定值，如果采样值在继电器动作之前恢复正常，则单片机不采取措施，仍认为系统属正常工作，否则，单片机RC3脚输出故障信号到驱动电路IR2110的SD端停止输出SPWM控制脉冲，单片机进入系统重启等待状态。通过上述措 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第31页 共页 施，可有效保护开关管在短路与过载情况下不损坏。 图7-2过流保护电路图 7.3 本章小结 本章根据电路设计的要求，设计了反馈采样/保护电路。并介绍了保护电路的必要性和重要性。其中反馈为电压采集反馈，保护电路通过继电器来实现。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第32页 共页 8 软件设计 8.1 正弦波脉宽的生成 根据第二章正弦波脉宽调制(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： Sii）Umsinwtd(wt)（i （8-1） 若再使矩形波的幅值等于输入正弦波的幅值Urm，并使每段矩形波的面积等于对应段的正弦波的面积，那么，便可以得到矩形波脉宽的值为： Dkii）（sinwtd(wt) （8-2） 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（如表1），再用单片机通过查表输出脉冲序列。实验时，可采用载波频率fc=25 kHz，交流频率fs=50Hz，载波比N=fdfs来确定正弦波离散点的个数，即一个周期内的脉冲个数(设N=500)。为了节省表的存储空间，实际编程时，可保存半个周期内的正弦波离散点，即保存N/2个点，然后用交替的方式输出SPWM波来控制逆变桥的工作。 在程序初始化完成之后，系统中的定时寄存器TMR2将启动并开始工作，此时PWM单元的引脚输出为高电平；当TMR2>*Rxl时，PWM单元的引脚开始输出低电平；当TMR2=PR2时，TMR2被归0，并重新开始下一个周期计数，同时PWM单元重新输出高电平。当TMR2的中断标志位TMR2IF被置高电平时，系统将执行定时中断服务程序，图8-1所示是其SPWM流程图。中断程序完成查找正弦表值和A/D取样值后，再进行PI调节，即可得出修正值，并将该修正值写入*RxL寄存器中。 8.2 软件设计 由于单片机PIC16F73具有强大的功能，困此用其作为逆变电源的主控芯片是很方便的。利用单片机自身提供的PWM功能，输出SPWM驱动脉冲，利用A/D转换接口，进行逆变器输出过载、过电压以及蓄电池欠压采样，然后通过编程来实现系统的各种保护功能。 PIC16F73单片机内部含有两个CCP模块，都可以用来产生PWM波。对于PWM信号来说，周期和脉宽是两个必不可少的参数，PIC16F73单片机将PWM周期储存在PR2寄存器中，而将PWM信号高电平时间值即脉宽值储存在CCPR1L或CCPR2L寄存器中。内部定时器在计数过程中不断与这两个寄存器的值相比较，达到设定时间时输出电平产生相应的变化，从 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第33页 共页 而控制PWM信号的周期和占空比。SPWM信号要求脉宽按正弦规律变化，因此每一个PWM周期脉宽都要改变，由单片机产生SPWM波的基本思想就是在初始化时将PWM周期值设定，然后用定时器定时，每个周期产生一次中断，来调整脉宽，从而得到脉宽不断变化的SPWM波。但实际上，SPWM频率一般都很高，周期很短，要在每一个周期内都完成脉宽的调整比较困难。本系统中，SPWM周期为20KHZ,设置每六个周期改变一次脉宽。 在软件设计中，将CCP2模块作为PWM输出口，CCP1模块采用比较功能，单片机时钟为20MHZ,计时步阶0.2us。首先建立正弦表，在一个完整正弦周期中，采样个点，采样点正弦值与正弦波峰值的比值就是该点SPWM信号的占空比。然后根据SPWM周期计算出各点的脉宽值，转换成计时步阶，做成正弦表（表8-1），供CCP1中断子程序调用。这个点之间的时间间隔也转换成计时步阶储存到CCPR1H和CCPR1L寄存器中，程序运行过程中， 计数器TIMER1不断和这个寄存器的值相比较，达到设定值时CCP1产生中断，TIMER1重新计时。中断服务子程序用来修改SPWM信号的占空比。 表8-1 正弦表 5 10 14 19 24 29 33 38 43 47 83 88 92 96 100 104 108 112 116 120 148 151 1 157 159 162 165 167 170 172 187 188 1 190 191 192 193 194 194 194 195 195 194 194 194 193 192 191 190 1 176 174 172 170 167 165 162 159 157 1 127 124 120 116 112 108 104 100 96 92 57 52 47 43 38 33 29 24 19 14 其流程图如图8-1所示，主程序为一个无穷循环，等待中断发生。本程序用到了三个中断：CCP1比较中断，用来调整SPWM脉宽，中断周期为306us；T0定时中断，每隔一段固定的时间进行一次输出电压反馈采样值的A/D转换,在单片机初始化时，将T0的中断周期设为153us,产生一次中断后，将周期改为306us；A/D转换单片机产生SPWM波。 52 124 174 195 188 151 88 10 57 127 176 195 187 148 83 5 61 131 178 195 185 144 79 0 66 134 180 184 141 75 70 138 182 182 138 70 75 141 184 180 134 66 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第34页 共页 清中断标志位 清定时器1 读取AD转换计算输出电压Y 表指针到最大？ N 返回表头 表指针加1 Y 正半波？ 正负半波信号N 查正弦表 计算PWM占空比 更新PWM占空比 中断返回 图8-1程序流程图 A/D转换完成产生中断，处理转换值，中断周期为20us。在程序开始运行后，首先发生CCP1中断，使单片机按正弦表的第一个脉宽值输出SPWM波，153us后，产生T0中断，进行A/D转换，并将T0中断周期改306us。 20us后转换完成，产生A/D中断。然后又是CCP1中断，读取A/D转换值和正弦表来调整脉宽。这样周而复始，产生连续不断的SPWM控制信号。中断循环结构如图8-2所示。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第35页 共页 图8-2中断循环 中断程序如下： void interrupt key__timer() { if(TMR2IF&TMR2IE){TMR2IF=0;//定时器2中断服务函数 if(sin_num==31){sin_num=0;sin_up=!sin_up;} sin_d=sin_[sin_num]; sin_l=sin_am*sin_d;if(sin_l>=255)sin_l=255;//限幅 if(sin_up) {CCPR2L=(unsigned char)sin_l;CCPR1L=0;}//换向 else {CCPR1L=(unsigned char)sin_l;CCPR2L=0;}//换向 sin_num++; } CLRWDT();//清除看门狗 if(RBIF&&RBIE){RBIF=0;if((!RB6)&&power_ie)k=1;}//端口b中断服务函数 if(TMR1IF&TMR1IE){TMR1IF=0;tm_sum++;if(tm_sum==31){tm_sum=0;tmr_s=!tmr_s;tmr_d=1;}} 8.3 本章小结 本章首先介绍了本系统所采用的双极性调制理论以及SPWM波的参数选择和生成方法；最后给出了系统软件的主程序流程图和中断程序的介绍，程序详见附录。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第36页 共页 9 实验结果与展望 9.1 实验结果 最后，我们用Protel99SE画出系统的电路图和PCB板图，按照前面所讨论得到的各部分元器件的技术参数搭接一台样机。设计中不仅考虑了内部主电路元件的安装工艺和位置，而且注意了功率开关工作的电磁辐射和干扰屏蔽问题，在各种条件下，对系统进行了严格的性能测试，系统实验结果表明完全满足设计性能指标，并完成了各项功能测试实验。系统的性能指标如下表：图9-1为单片机输出波形；图9-2为样机输出正弦波形。 表9-1系统性能指标 直流输入额定电压 直流输入电压范围36～48V 额定输出功率 交流输出额定电压、频率 交流输出电压精度 频率精度 效率 图9-1单片机输出波形 42V 36～48V 200W 220V／50Hz 220±5％ 50±O.3％ ≥90％ 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第37页 共页 图9-2输出正弦波形 9.2 展望 随着近几年太阳能、风能等可再生能源发电技术我国的广泛推广和应用，以及相关电力变换技术的不断进步和发展，风/光互补复合发电系统将具有越来越广的市场前景。为满足不同用户的不同需求，应拓宽系统的应用范围，由于作者水平有限，再加上时间仓促，有一些工作需要进一步完善： 1)提高稳定性 作为数字控制应用于实际产品中，系统的稳定性和抗干扰能力还有待提高，如何在比较恶劣的工作环境中稳定运行是一个今后需要解决的问题。 2)并联逆变技术 逆变电源的并联运行作为一种电源冗余方案，能够极大的提高电源系统的可靠性、可用性以及系统的容量，它是交流电源系统从传统的集中式供电向分布式供电模式发展的一个必须解决的关键技术本系统可以考虑采用并联逆变技术，并联技术的难点是输出电压的同步和动稳态均流。并联逆变技术也是逆变技术的一个研究热点。 3)并网逆变器 采用多种能源并联组成的分布式发电系统，是大力发展可再生能源，提高供电电源可靠性，扩大供电系统容量的重要途径。分布式能源系统的供电可以由多种能源经电力变换组网形成，其各供电单元具有分散性，且均并接于交流电网母线上。并网逆变器的控制相对于逆变电源要复杂，为使系统具有更广阔的应用前景，将系统升级为逆变/并网逆变两种工作方式是必要的。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第38页 共页 10 总结 本文在设计和开发大功率逆变电源的过程中，运用仿真和实验相结合的方法，达到了事半功倍的效果。在仿真阶段，即对电源电路的运行情况进行了检验，对电路存在的问题进行了分析，提出了改进的方法，不断完善电路的性能。在仿真的基础上，安装和调试了样机。所以在电源系统的研制过程中，我们应当适时地采用仿真技术，提高电源设计的效率。通过大功率逆变电源的设计和论文的撰写，使我获得了研发逆变电源的实际经验使我对逆变电源技术有了更深入的了解，为今后的工作提供了宝贵的实践经验。 基于对本课题的设计与调试，己基本完成该电源的指标;由于很多无法预料的因素，在调试时遇到许多问题无法解释清楚。同时，由于水平有限，尤其对软件设计和软件编程方面还有所欠缺，本课题中，软件开发和程序编写是与他人合作开发得到。希望自己能在以后的学习和工作中加强这方面能力。在整个电路的研究过程中，有如下心得和体会： 1．由于整个系统涉及到强电、模拟电路、数字电路、单片机硬件设计及软件编程等方面的知识，是一个自动化知识综合应用的系统，需要大量的理论知识，所以，在理论学习阶段，要打下坚实的基础，这样就可以少走弯路； 2．在硬件设计和制作的过程中，要细心认真，态度端正，尽量减小硬件电路中的干扰和误差； 3．电力电子变流技术的学习主要要把握三个方面：主电路拓扑结构的分析、控制电路的设计、主要开关器件的特性分析； 4. 设计输入电流与输入电压的相位智能跟踪控制，使测试电源功率因数进一步提高。 10.1 设计中的不足 本次设计的逆变电源采用数字控制技术，控制性能不是很好，功能基本完善。由于时间和本人水平有限，在电源的设计中还存在着一些有待改进的地方。由于缺乏对逆变环节数学模型的分析，只是采用工程整定的方法设计控制的参数，造成系统的动态控制性能不是很好。逆变电源的调试结果也没有得到理想中的波形。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第39页 共页 谢 辞 本次毕业设计，得到郭福力老师的悉心指导，无论是设计方案的选择、芯片的选择、硬件电路的设计还是论文的撰写，郭老师都给予了指导和帮助，在此对郭老师表示我最真挚的感谢，并祝他身体健康，工作愉快。 其次，在硬件制作过程与调试得到了同学对我的帮助；在此对他们表示诚挚的感谢，并祝他们学习进步。 最后，还要感谢所有的课堂老师，他们的丰富教学的经验和孜孜不倦的教导，才使我们打好基础知识，把所学的知识很好地应用在今天的设计中。 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第40页 共页 参考文献 [1] 何希才，江云霞编著. 现代电力电子技术. 北京：国防工业出版社，1996. [2] 沈德金. MCS-51系列单片机接口电路与应用程序设计. 北京：北京航空航天大学出版社， 1999. [3] 陆坤等.电子设计技术[M]. 成都：电子科技大学出版社，1997. [4] 袁涛等编著. 单片C高级语言程序设计及其应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2001. [5] 谢筑森. 单片机开发与典型应用设计[M]. 北京：机械工业出版社，1997. [6] 胡伟，季晓衡编著. 单片机C程序设计及应用实例[M]. 北京：人民邮电出版社，2003. [7] 公茂法等编著. 单片机人机接口实例集[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，1998. [8] （意）贾西欧著，张鼎等译. 32位单片机C语言编程. 北京：人民邮电出版社. [9] 汤竞南编著. PIC单片机基础与应用. 北京： 人民邮电出版社. [10] 张明峰. PIC单片机入门与实战. 北京： 人民邮电出版社. [11] 乾龙盛. PIC单片机实用教程. 北京： 人民邮电出版社. [12] 张英剑. 新型开关电源实用技术. 电子工业出版社，1999. [13] 张占松. 高频开关稳压电源(第一版). 广东科技出版社，1992. [14] 陈国呈. PWM变频调速及软开关电力变换技术(第一版). 机械工业出版社，2001. [15] 何应龙，李雪银. PIC16C7X入门与应用范例. 清华大学出版社，2002. [16] 谭政华等. 智能化逆变电源研制及其SPWM波软件生成. 上海交通大学学报. 2000年2月，第 34卷第2期. [17] David E. Johnson .et al. Electric circuit analysis[M]. Prentice Hall. 1997. 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第41页 共页 附 录 附录1单片机控制电路PCB 附录2 驱动电路PCB 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第42页 共页 附录3 逆变电路PCB 附录4 电压反馈保护电路PCB 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第43页 共页 附录5 程序清单 //------------------------------------------------------------ // spwm信号调制 //------------------------------------------------------------ #include __CONFIG(HS&PWRTEN&BOREN&PROTECT&WDTEN); //打开看门狗,选择高速晶振,上电延时复位,掉电复位使能,代码保护 //------------------------------------------------------------ //指示灯宏定义 #define L1_RED_ON RB1=1;RB2=0;//L1红灯亮 #define L1_OFF RB1=0;RB2=0; #define L2_RED_ON RB4=1;RB3=0;//L2红灯亮 #define L2_OFF RB4=0;RB3=0; #define L3_RED_ON RB7=1;RB5=0;//L3红灯亮 #define L3_OFF RB7=0;RB5=0; #define L1_GREE_ON RB2=1;RB1=0;//L1绿灯亮 #define L2_GREE_ON RB3=1;RB4=0;//L2绿灯亮 #define L3_GREE_ON RB5=1;RB7=0;//L3绿灯亮 //----------------------------------------------------------- //模拟输入通道宏定义 #define AN0 CHS2=0;CHS1=0;CHS0=0; #define AN1 CHS2=0;CHS1=0;CHS0=1; #define AN2 CHS2=0;CHS1=1;CHS0=0; 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第44页 共页 //----------------------------------------------------------- //----------------------------------------------------------- void adc_init() { //ad时钟选择 ADCS1=1;//FOSC/32 ADCS0=0; /*IF CPU IS PIC16F7X7 VCFG1=0; VCFG0=0;//vref=vdd-vss */ PCFG0=0; PCFG1=0; PCFG2=0;//VREF=VDD-VSS ADON=1;//打开ad模块 ADIF=0;//清除ad中断标志 ADIE=0;//打开ad模块中断 } //----------------------------------------------------------- void port_init()//端口初始化 { //端口b设置 TRISB0=0;TRISB1=0;TRISB2=0;TRISB3=0;TRISB4=0;TRISB5=0; TRISB6=1;//输入 TRISB7=0;//RB端口方向设置 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第45页 共页 PORTB=0;//输出0 RBPU=0;//使能内部弱上拉 INTE=0;//禁止RB0中断 RBIF=0; RBIE=1;//允许RB端口电平变化中断 //端口c设置 TRISC=0X00;//PORTC are outputs PORTC=0;//输出为0 RC1=RC2=0; RC3=1;RC4=0; //timer0 init T0CS=0;//选择内部指令时钟 T0IF=0; //T0IE=1;//在第一次1比较后打开中断使能 //timer1 TMR1CS=0;//定时器模式 } //---------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------- //软件延时子程序*/ void DELAY() { unsigned int i; for(i=2000;i>0;i--); } 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第46页 共页 //---------------------------------------------------------- void init_start()//开始 { L1_RED_ON;L2_RED_ON;L3_RED_ON; DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); L2_OFF;L3_OFF;L1_OFF; DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第47页 共页 DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); L1_GREE_ON;L2_GREE_ON;L3_GREE_ON; DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); L2_OFF;L3_OFF;L1_OFF; } //---------------------------------------------------------- bit k,power;//关机及按键标志 bank1 unsigned char tm_sum;//系统实际变量 bank1 unsigned char ad_res_1,ad_res_0,ad_res_2; //ad转换结果寄存器 bank1 float sin_am,sin_l,sin_d;//浮点数,幅值变量,临时变量,临时变量 bit sin_up;//sin函数正负半周标志 bit tmr_s,tmr_d,crut_ie;//定时标志,定时标志变化标志,电流延时保护允许 unsigned char crut_tmr;//电流延时时间变量 unsigned char power_s;//电源动作延时变量 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第48页 共页 bit power_ie;//电源允许动作标志 bit power_up;//初次开机标志 unsigned char power_up_s;//初次开机延时标志 bit crut_if;volue_if; //-----------AD1通道转换-------------------- void ad_0() { AN0;//选择通道0 DELAY();//延时,采样电容充电 ADGO=1;//开器AD while(ADGO);//等待ad结束 ad_res_0=ADRES;//结果转存到变量AD_RES_0 } //-----------AD1通道转换-------------------- void ad_1() { AN1; DELAY(); ADGO=1;while(ADGO); ad_res_1=ADRES; if(ad_res_1>132){sin_am-=0.005;if((ad_res_1-132)>10)sin_am-=0.04; } else if((ad_res_1<=132)&&(ad_res_1>=130))sin_am+=0; else if(ad_res_1<130) {sin_am+=0.005;if((130-ad_res_1) >10)sin_am+=0.04;} if(sin_am>1.6)sin_am=1.6; 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第49页 共页 } //------------AD2通道转换------------------- void ad_2() { AN2; DELAY(); ADGO=1;while(ADGO); ad_res_2=ADRES; } //------------------------------------------- const unsigned char sin_[]={40,50,73,85,100,113,127,141,157,170,180,1,196,200,203, 204,//正半周 204,//负半周 203,200,195,188,179,169,157,144,129,113,96,78,59,39,15}; unsigned char sin_num;//SIN函数表查表变量 //------------------------------------------------------------------------------- void CCP_start() { CCPR2L=0X0;//设置CCP2,0%的脉宽输出 CCPR1L=0X0;//设置CCP1,0%的脉宽输出 TRISC=0X00;//PORTC are outputs PR2=0Xff;//设置PWM的工作周期,16Mhz,PWM周期15.562khz CCP1M3=1;CCP1M2=1;//CCP1模块PWM模式 CCP2M3=1;CCP2M2=1;//CCP2模块PWM模式 sin_up=1;//正负半周SIN函数 sin_num=0;//脉宽周期调整计数器 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第50页 共页 sin_am=0;//sin函数的幅值 sin_am=0.3000;//sin函数的幅值 crut_ie=1;//电流慢保护允许 } //-------------中断服务程序------------------------------------ void interrupt key__timer() { if(TMR2IF&TMR2IE){TMR2IF=0;//定时器2中断服务函数 if(sin_num==31){sin_num=0;sin_up=!sin_up;} sin_d=sin_[sin_num]; sin_l=sin_am*sin_d;if(sin_l>=255)sin_l=255;//限幅 if(sin_up) {CCPR2L=(unsigned char)sin_l;CCPR1L=0;}//换向 else {CCPR1L=(unsigned char)sin_l;CCPR2L=0;}//换向 sin_num++; } CLRWDT();//清除看门狗 if(RBIF&&RBIE){RBIF=0;if((!RB6)&&power_ie)k=1;}//端口b中断服务函数 if(TMR1IF&TMR1IE){TMR1IF=0;tm_sum++;if(tm_sum==31){tm_sum=0;tmr_s=!tmr_s;tmr_d=1;}} //定时器1中断服务函数 } //************************************************************************************ main() { 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第51页 共页 CLRWDT(); //清除看门狗 port_init();//端口初始化 init_start();//开机状态 adc_init();//ad通道初始化 //----- RC4=0;//继电器关闭 RC3=1;//关闭脉冲封锁 //----- TMR1CS=0;//同步模式 T1SYNC=0;//内部指令周期 TMR1H=0XFD; TMR1L=0X10;//定时器1初值 TMR1IE=1;//定时器1中断使能 //----- TRISC=0X00;//端口C输出 TRISC1=TRISC2=1;//RC1,RC2输入模式 PEIE=1;//外围模块中断使能 TMR2IE=1;//打开定时器2中断使能 GIE=1;//开全局中断 TMR2ON=1;//打开定时器2 TOUTPS3=0;TOUTPS2=1;TOUTPS1=0;TOUTPS0=0;//定时器2后分频器5分频 TMR1ON=1;//打开定时器1 power_ie=1;//允许开机 while(1) { 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第52页 共页 CLRWDT();//清除看门狗 if(k){ DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();//延时 DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();//延时 if(k&&RB6){k=0;power=!power;}//开关机标志 if(power)//开机 { power_ie=0;//开关间隔开始计时 RC3=0;//打开脉冲封锁 RC4=1;//打开继电器 L3_RED_ON;//打开L3绿灯 CCP_start();//开始SPWM } if(!power)//关机 { power_ie=0;//开关间隔开开始计时 crut_if=0;//电流保护标志清零 volue_if=0;//电池电压保护标志清零 L1_OFF;//关灯 L2_OFF; L3_OFF; RC3=1;//关闭脉冲封锁 CCP2CON=0;CCP1CON=0;//复位CCP模块 RC2=RC1=0;//置端口固定电平 L3_OFF;//关闭L3绿灯 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第53页 共页 RC4=0;//关闭继电器 } } //-----输出电流检测 if(power_up) { if(ad_res_0>=204)//电流高于4v,快保护 { crut_if=1;crut_tmr=0;crut_ie=0; L2_GREE_ON;RC3=1;RC4=0;L3_GREE_ON; } if((ad_res_0>=102)&&(ad_res_0<204))//高于2v电流慢保护 { L2_GREE_ON; if(tmr_s&&tmr_d&&crut_ie)//时基,时基变化标志,保护允许 { tmr_d=0;crut_tmr++; if(crut_tmr==10) { crut_tmr=0;crut_ie=0;crut_if=1;//保护 L2_GREE_ON;RC3=1;RC4=0;L3_GREE_ON; } } } if(ad_res_0<102){crut_tmr=0;L2_OFF;if(crut_if)L2_GREE_ON;}//电流正常低于2v 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 报告用纸 第页 共页 //-----电池电压检测 if(ad_res_2>=102){L1_OFF;if(volue_if)L1_GREE_ON;} //电池电压大于2v,L1红灯灭 if((ad_res_2<102)&&(ad_res_2>=91)){L1_GREE_ON;}//电池低于2v大于1.8v if(ad_res_2<92){volue_if=1;L1_GREE_ON;RC3=1;RC4=0;L3_GREE_ON;} //电池低于1.8v } //-----模拟采集 if(power)ad_1();//在开机状态下检测反馈电压 ad_2();//采集电池电压 ad_0();//采集电流 if(power_ie==0)//开关机时间间隔 { if(tmr_s&&tmr_d){tmr_d=0;power_s++;} if(power_s==10){power_s=0;power_ie=1;} } if(power_up==0)//上电延时1秒检测电池电压 { if(tmr_s&&tmr_d){tmr_d=0;power_up_s++;} if(power_up_s==1){power_up_s=0;power_up=1;} } } } 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容
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