DC-AC正弦波逆变器 12V DC-48V AC.docVIP

天津*大学Tianjin University of *毕 业 设 计避免麻烦，已经把所设计的学校名字和人名屏蔽了本文有些资料摘自网络，总体都是本人整理完成专 业： 电子科学与技术 班级学号： 08* 学生姓名： * 指导教师： * 教授 二一二 年 六 月天津*大学本科生毕业设计DC-AC正弦波逆变器 DC-AC sine wave inverter专业班级： 电科0803学生姓名： *指导教师： * 教授学 院：电子工程学院2012 年6月摘 要逆变器，是指整流器的逆向变换装置。其作用是通过半导体功率开关器件的开通和关断作用，把直流电能换成交流电能，它是一种电能变换装置。逆变器，特别是正弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。本设计实现的是DC-AC纯正弦波逆变器。通过示波器可以检测出输出波形为纯正弦波。系统采用以电感三点式震荡电路为核心的升压模块，利用单片机处理进行逆变。通过滤波电路最总得到波形较好的结果。它介绍了基于ATMEL公司的AT89S52系列单片机的控制系统，包括介绍了硬件结构原理，并分析了相应的软件的设计及其要点，包括软件设计流程及其程序实现。系统结构简单、实用，提高了逆变的效率。实验测试结果表明 ：该DC-AC逆变器的性能指标基本达到了设计要求。关键词：单片机；DC-AC正弦波逆变器；脉冲宽度调制ABSTRACTInverter, the rectifier reverse conversion device. Its role is to convert DC power into AC power by semiconductor switching devices, which is an energy conversion device.Inverter, especially sine wave inverter, its main purpose is for AC Drive, static frequency converter and UPS power. The inverter load is mostly inductive load. In order to improve the inverter efficiency, no amount stored in the load inductance should be able to feedback the power back. Therefore, the best inverter is a two-way flow of a power converter, both direct current can be transmitted to the AC load side of the AC load reactive energy can also be fed back to the DC power source.The realization of this design is the DC-AC pure sine wave inverter. The output wave form detected by oscilloscope is a pure sine wave. The system uses the boost inductance three-point oscillator circuit module, the use of single-chip processing inverter. Through the filter circuit of total waveform better results. It describes ATMEL Corporation AT89S52 microcontroller control system, including hardware architecture principle, and the corresponding software design and its key points, including the software design process and its program. The system is simple, practical, and to improve the efficiency of the inverter.The experimental results show that: the DC-AC inverter performance indexes meet the design requirements.Key Words：MCU; DC-AC sine wave inverter; PWM目 录1 绪 论11.1 本课题的背景及意义11.2 本课题的主要研究内容22 系统总体设计方案42.1 系统组成及工作原理42.2 系统总体结构框图43 系统硬件设计53.1 电源电路设计53.2 DC-DC升压模块设计63.2.1 LM2577的资料63.2.2 电感三点式震荡电路83.2.3 DC-DC升压过程93.3 单片机模块设计93.3.1 单片机的概念和特点93.3.2 AT89S52单片机的性能参数和功能概述93.3.3 单片机最小系统123.4 控制电路153.5 SPWM驱动脉冲153.6 逆变部分154 系统软件方案的设计175 实物演示20结 论21参考文献22致 谢23I天津职业技术师范大学2012届本科生毕业设计1 绪 论1.1 本课题的背景及意义现代电力电子技术的迅猛发展,使逆变电源广泛应用于各个领域,同时对逆变电源输出电压波形质量提出了越来越高的要求。逆变电源输出波形质量包括稳态精度高、动态性能好以及负载适应性强。这种结构简单动静态性能优良和负载适应性强的逆变电源,一直是研究者在逆变电源方面追求的目标。逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。逆变电源技术是一门综合性的争业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。逆变器就是一种将低压（12或24伏）直流电转变为48伏交流电及更高的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。当代许多高新技术均与市电的电压、电流、频率、相位和波形等基本参数的变换和控制相关，电源技术能够实现对这些参数的精确控制和高效处理，特别是能够实现大功率电能的频率变换，从而为多项高新技术的发展提供有力的支持。因此，电源技术不但本身是一项高新技术，而且还是其他多项高新技术的发展基础。电源技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并为现代生产和现代生活带来深远的影响。我们处在一个“移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电。随着工业和科学技术的发展，对电能质量的要求将越来越高，包括市电电网在内的原始电能的质量可能满足不了设备的要求，必须经过电力电子装置变 换后才能使用，而DC-AC逆变技术在这种变换中将起到重要的作用，可以满足我们的这种需求。逆变电源出现于电子电力技术飞速发展的20世纪60年代，到目前为止，它已经历了三个发展阶段。第一代逆变电源是采用品闸管(SCR)作为逆变器的开关器件，称为可控硅逆变电源。可控硅逆变电源的出现虽然n以取代旋转刑变流机组，但由于SCR足一种没有白关断能力的器件，因此必须增加换流电路来强迫父断SCR，但换流电路复杂、噪声大、体积大、效率低等原冈卸限制r逆变电源的进一步发展。第二代逆变电源是采用j火断器件作为逆变器的开关器件。白20世纪70年代后期，各种J火断器件相运而乍，它们包括可火断dIII闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)、功率场效应品体管(MOSFET)、绝缘栅双极型品体管(IGBT)等。白天断器件在逆变器巾的应用大大提高了逆变电源的一陆能，逆变器采川f1夫断器件的好处是：简化了主电路。巾丁白天断器件不需要换流电路，冈而主电路得以简化、成本降低、可靠性提高；提高了性能。由于白天断器件的使用，使得开关频率得以提高，从而使逆变桥输出电压巾低次谐波含量大大降低，冈而使输I叶J滤波器的尺寸得以减小，逆变电源的动态特性及对非线性负载的适应性也得以提高。在白天断器件半tfl，IGBT以其开关频率高、通念压降小、驱动功率小、模块的电压电流等级高等优点已成为LfI小功率逆变器的首选器件。IGBT逆变电源已成为巾小型逆变电源的主流。第：代逆变电源在控制上普遍采用带输出电压有效值或平均值反馈的SPWM控制技术。现代逆变技术是一门综合了现代电力电子开关器件的应用、现代功率变换、模拟和数字电子技术、PWM技术、频率及相位调制技术、开关电源技术和控制技术等综合实用设计技术，逆变电源可靠性高、稳定性好、调节特性优良、而且体积小、重量轻、功耗低。纯正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电-它不存在电网中的电磁污染。纯正弦波逆变器具有更广泛的应用和更好的使用效果，而且转换率高。逆变器不仅在电子和电气领域得到了极其广泛的应用，而且在日常生活中也有广泛应用。通过对纯正弦波逆变器的研究，使得其在生活生产中得到更广泛的应用。逆变电源也是一种产生交流电的装置，它具有以下优点： 变频，逆变电源能将市电转换为用户所需频率的交流电；变相，逆变电源能；将单相交流电转换为i相交流电，也能将三相交流电转换为单相交流电；逆变电源能将直流电转换为交流电，变电源能将低质量的市电转换为高质量的稳压稳频的交流电。1.2 本课题的主要研究内容逆变器通常主要分三类：一类是方波逆变器；二类是修正波逆变器；三类是纯正弦波逆变器。本课题主要研究以单片机控制的DC-AC纯正弦波的原理及制作，它主要包括升压模块、单片机，电源和接口电路等的设计，并调查逆变器的当前的发展及未来发展趋势。主要阐述了如何选择和设计DC-DC升压模块、电源模块、单片机最小系统模块、逆变模块等方面的问题，以及如何对输出波形进行更好的修正，和稳定的输出。最后以单片机为核心通过硬件结合软件的方法将输出的波形由示波器直观地显示出来。单片机是系统的控制核心，所以单片机的性能关系到整个系统的好坏。因此单片机的选择对所设计系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种类很多，在众多51系列单片机中，较为常用的是ATMEL 公司的AT89C51和AT89S52，AT89C51片内4KROM是Flash工艺的，使用专用的编程器自己就可以随时对单片机进行电擦除和改写，片内有128字节的RAM。而AT89S52含有在系统可编程的Flash存储器，片内有8K闪存，RAM的容量也较AT89C51大，为256字节。显然这种单片机优点更多，开发时间也大为缩短。因此，在本次设计中选用了ATMEL公司的AT89S52单片机。升压模块的核心是电感三点式震荡电路，以其体积小，效率高，重量轻的优点，被广泛应用在各种电气设备中。它是调整功率管工作于开关状态，通过改变调整功率管导通和截止的时间比例来稳定输出电压的。2 系统总体设计方案2.1 系统组成及工作原理系统控制结构组成：电源电路。用于对输入的220V交流电压进行变压、整流。微控制器。采用ATMEL公司的AT89S52单片机，作为主控制器。升压电路。把12V直流电升到48V，供逆变使用。逆变电路。采用全桥逆变的正弦波逆变输出回路把电压由直流转变成交流。工作原理：本系统是主要通过电感式三点震荡电路升压，利用AT89S52单片机作为系统的总控模块，AT89S52单片机可利用软件方法生成逆变桥SPWM驱动脉冲，驱动逆变桥工作。通过逆变模块实现逆变，把直流电转换成50Hz的交流电。2.2 系统总体结构框图本设计核心部件为AT89S52，输入电压由电源模块转换为12V，然后分成两部分：一部分再转换成5V供单片机使用；另一部分进入DC-DC升压模块，将12V电压转变成48V。单片机发出PWM通过隔离电路逆变成50Hz的方波，然后通过硬件电路处理得到修正的正弦波。硬件中包括一个开关，为复位开关。开机后，所有器件初始化，通过升压、逆变，最后输出正弦波形。其他是一些附件，比如复位、晶振电路。整体框图如图2-1所示：图2-1 电路框图3 系统硬件设计3.1 电源电路设计（可以直接用直流稳压电源）电源电路如图3-1，图3-2所示：图3-1 220V AC12V DC图3-2 12V DC5V DC图3-1，220V交流电经过变压器，再通过桥滤波，经过LM7812，转换成12V直流电，供升压模块使用。图3-2，12V直流电通过LM7805.变成5V直流电，供单片机使用。LM7805 和LM7812资料：概述：X78XX系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为TO-220.它有一系列固定的电压输出，应用非常广泛。每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本上不会损坏。如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于1.5A输出电流。虽然是招安照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能获得各种不同的电压和电流。特点：最大输出电流为1.5A输出电压为：5V/12V热过载保护短路保护输出晶体管安全工作区保护3.2 DC-DC升压模块设计3.2.1 LM2577的资料开关电源自问世以来，以其体积小，效率高，重量轻的优点，被广泛应用在各种电气设备中。它是调整功率管工作于开关状态，通过改变调整功率管导通和截止的时间比例来稳定输出电压的。LM257一ADJ是美国国家半导体公司生产的单片开关电源控制器。用于DCDC转换。ADJ表示输出电压可调整。LM2577-ADJ性能 输入电压范围为35V40V； 内有52kHz固定频率的振荡器； 输出级NPN型开关晶体管的耐压为65V，额定电流为3A； 具有抑制启动时冲击电流的软启动功能； 具有过流保护、低电压锁定和过热保护功能。LM2577引脚如图3-3所示：图3-3 LM2577引脚图LM2577内部逻辑如图3-4所示：图3-4 LM2577内部逻辑图LM2577的工作原理：以52kHz固定频率控制NPN晶体管VT通/断工作，将能量储存在外接电感中。当晶体管导通时，外接电感线圈电流以Vl/L速率增加，并储存于电感中，储存的电流(能量)与VT导通时间成正比；当晶体管VT截止时，电感蓄积的电流以(V0一VI)/L速率经外接二极管VD泄放并将能量转存到输出电容C中。这样，在vT导通时存储在电感中的能量，在 截止时又被传送到输出端。传送到输出端能量的多少就决定了输出电压的大小。所以只要控制开关管导通和截止的时间比例(占空比)，使占空比跟随着负载的变化而变化，就能控制电感储存和传送的能量，从而得到稳定的输出电压。占空比的调节是通过外接的反馈网络将输出电压按比例反馈至误差放大器的反相端，误差放大器把此电压与123V基准电压之差放大，误差放大器的输出与电流传感电压(此电压与vT导通时的电流成正比)进行比较。当负载变化引起输出电压变化时，若输出电压偏低，则比较器的输出通过逻辑电路控制开关晶体管导通时间延长，占空比增大，电感线圈转移能量增加，输出电压上升；若输出电压偏高，则晶体管导通时间缩短，占空比减小，输出电压下降，如此实现输出电压的稳定输出。过流时，内部过流电阻反馈信号关断开关晶体管vT，实现对电路的保护；温度过高时，器件内部热敏元件反馈信号关断开关晶体管vT，实现对电路的过温保护。输入屯压过低时，相应的检测电路禁止开关晶体管vT导通。以lm2577为核心的升压电路如图3-5所示：图3-5 12V DC-20V DC升压电路3.2.2 电感三点式震荡电路电感三点式振荡电路如图3-6所示：图3-6 电感三点式震荡电路振荡电路由电感L与电容C组成一个震荡电路，同时也是一个滤波器，将直流信号中的正弦波提取出来。由于信号在电路中会衰减，所以需要将信号进行放大补偿，电路中的三极管就是放大用的，震荡信号输入三极管，经过放大作用，再输入到C与L中，补偿掉损失的部分，这样振荡器就可以维持稳定的振幅和频率了。通过震荡电路，电压变成高压高频的交流电3.2.3 DC-DC升压过程12V直流电经过以LM2577为核心的升压电路，将电压升至20V。然后进入电感三点式震荡电路，电压变成220V 30KHz交流电，再经过整流桥变成直流电，供后面逆变模块使用。3.3 单片机模块设计3.3.1 单片机的概念和特点现代社会中，尽管PC机的应用已经相当普遍，但是，在工控领域，在日益追求小而精、轻而薄的自动化控制器、自动化仪器仪表、家电产品等方面,PC机仍有所不相适宜的地方。而工业控制、仪器仪表、家电产品等市场广阔，要求PC机技术与之相适应。在这种情况下，单片机应运而生了（也称作微型计算机）。微型计算机的基本机构是由中央处理器、储存器、和I/O设备构成的。所谓的单片机是指将微型计算机3个单元的多个分体中的主要功能用1个集成电路芯片来实现，该芯片具有一个微型计算机的基本功能。这种超大规模集成电路芯片即称为单片微型计算机，通常简称单片机。单片机具有以下特点：(1) 受集成度限制，片内存储容量较小，一般8位单片机的ROM小于8/16K字节，RAM小于256字节，但可在外部扩展，通常ROM、RAM可分别扩展至64K字节。(2) 可靠性好。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，其抗工业噪声干扰优于一般通用CPU；程序指令及常数、表格固化在ROM中不易破坏；许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。(3) 易扩展。片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。(4) 控制功能强。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中具有极丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。一般说来，单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微处理器。(5) 一般单片机内无监控程序或系统通用管理软件，只放置有用户调试好的应用程序。但近年来也开始出现了在片内固化有BASIC解释程序的单片机。3.3.2 AT89S52单片机的性能参数和功能概述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS八位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许ROM在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使其为众多嵌入式控制应用系统提供灵活的解决方案。单片机AT89S52的引脚如图3-7所示：主要特性：(1) 与MCS-51单片机产品兼容；(2) 8K字节在系统可编程Flash存储器；(3) 1000次擦写周期；(4) 全静态操作：0Hz33Hz；(5) 三级加密程序存储器；(6) 32个可编程I/O口线；(7) 三个16位定时器/计数器；(8) 八个中断源；(9) 全双工UART串行通道；(10) 低功耗空闲和掉电模式；(11) 掉电后中断可唤醒；(12) 看门狗定时器； 图3-7 单片机AT89S52引脚图(13) 双数据指针；(14) 掉电标识符。 P0口：8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3-1所示。在Flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 P2口：具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动四个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在方位外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在Flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。表3-1 P1口引脚的功能：引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动四个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3-2所示。表3-2 P3口引脚的功能引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2 （外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）VCC：电源Vss：地 RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/：控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。：外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。当89S52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，将不被激活。/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接地。为执行内部程序指令，应该接VCC。在Flash编程期间，也接收12伏VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.3.3 单片机最小系统单片机系统的扩展是以基本最小系统为基础的，故应首先熟悉应用系统的结构。单片机最小系统包括晶体振荡电路、复位电路单片机最小系统电路如图3-8所示：1.复位电路单片机复位电路如图3-9所示：单片机复位的原理是在时钟电路开始工作后，在单片机的RST引脚施加24个时钟振荡脉冲（即两个机器周期）以上的高电平，单片机便可以实现复位。在复位期间，单片机的ALE引脚和PSEN引脚均输出高电平。当RST引脚从高电平跳变为低电平后，单片机便从0000H单元开始执行程序。在实际应用中，一般采用既可以手动复位，又可以上电复位的电路，这样可以人工复位单片机系统，这种电路如图复位部分所示。上电复位电路部分的原理也是RC电路的充放电效应。除了系统上电的时候可以给RST引脚一个短暂的高电平信号外，当按下按键开关的时候，VCC通过一个高电阻连接到RST引脚，给RST一个高电平，按键松开的时候，RST引脚恢复为低电平，复位完成。图3-8 单片机最小系统图3-9 复位电路2.晶振电路晶振电路如图3-10所示：时钟电路是用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号。ATC89C52单片机内部包含有一个振荡器，可以用于CPU的时钟源。另外也可以采用外部振荡器，由外部图3-10 晶振电路振荡器产生的时钟信号来供内部CPU运行使用。 (1)内部时钟模式内部时钟模式是采用单片机内部振荡器来工作的模式。51系列单片机内部包含有一个高增益的单级反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为片内放大器的输入端口和输出端口,其工作频率为033MHz。当单片机工作于内部时钟模式的时候，只需在XTAL1引脚和XTAL2引脚连接一个晶体振荡器或陶瓷振荡器，并联两个电容后接地即可。使用时对于电容的选择有一定得要求，具体如下：A 当外接晶体振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=3010pF；B 当外接陶瓷振荡器的时候，电容值一般选择C1=C2=4010pF。在实际电路设计时，尽量保证外接的振荡器和电容尽可能接近单片机的XTAL1和XTAL2引脚，这样可以减少寄生电容的影响，使振荡器能够稳定可靠地为单片机CPU提供时钟信号。(2)外部时钟模式外部时钟模式是采用外部振荡器产生时钟信号，直接提供给单片机使用。对于不同的结构的单片机，外部时钟信号接入的方式有所不同。对于普通的8051单片机，外部时钟信号由XTAL2引脚接入后直接送到单片机内部的时钟信号发生器，而引脚XTAL1则应直接接地。这里需要注意，由于XTAL2引脚的逻辑电平不是TTL信号，因此外接一个上拉电阻。对于CMOS型的80C51,80C52,AT89S52等单片机，和普通的8051不同的是其内部的时钟信号取自于反相放大器的输入端。因此外部的时钟信号应该接到单片机的XTAL1引脚，而XTAL2引脚悬空即可。根据实际应用，我们选择内部时钟电路，外接频率12.000MHz的晶体振荡器，选择两个电容值为30pF的陶瓷电容。3.4 控制电路控制电路是由继电器构成。继电器的作用：继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器连接如图3-11所示：图3-11 继电器连接图3.5 SPWM驱动脉冲本节用单片机输出SPWM驱动脉冲，通过74LS04芯片非门工作，输出与单片机输出互补的SPWM驱动脉冲。互补的两路SPWM驱动脉冲，驱动逆变部分的逆变桥工作。3.6 逆变部分采用全桥逆变的正弦波逆变输出回路，图中，直流升压电路的输出电容C为逆变桥提供稳定的直流电压，逆变桥由VM3-VM6组成，按照双极性调制方式，由单片机AT89S52输出的SPWM驱动脉冲，通过74LS04非门，发出互补的SPWM驱动脉冲，经过硬件延时互锁隔离电路后，输出脉冲为VM3和VM6的门极与VM4和VM5的门极提供驱动。为防止VM3与VM5或VM4与VM6组成的桥臂直通造成短路，互补的驱动脉冲之间有约2微秒的死区时间，并且分别以软件编程和硬件互锁两种方式设定最小的安全工作死区时间。与主开关管反并联的快恢复二极管VD3-VD6为输出的直流环回馈能量提供通路。逆变电路如图3-12所示：图16 逆变电路4 系统软件方案的设计在系统软件方案设计中，主要采取软件和硬件相结合产生最后所需的波形。本课题使用的是AT89S52单片机，本方案是将程序烧录在单片机中产生SPWM驱动脉冲，SPWM驱动脉冲驱动逆变桥工作，最终产生课题所要求的正弦波形。PWM的原理：脉宽调制（PWM），控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛地用于直流交流逆变器等。单片机录入程序为：#include sbit LED0=P20;sbit LED1=P21;sbit LED2=P22;sbit key=P12;sbit relay=P17;bit flag=0; sbit led=P27;void Delay(unsigned int t); /函数声明 void DelayUs2x(int t) while(-t);/*- 主函数-*/void main (void)flag=0;while (1) /主循环 if(key=0) /Delay(5000); /调用延时程序；更改延时数字可以更改延时长度； Delay(5000); /调用延时程序；更改延时数字可以更改延时长度； flag=flag; while(key=0); if(flag=1) relay=0;LED0=0;LED1=0; LED2=0; led=0; DelayUs2x(954); led=1; DelayUs2x(476); led=0; DelayUs2x(714); led=1; DelayUs2x(714); led=0; DelayUs2x(286); led=1; DelayUs2x(1142); led=0; DelayUs2x(286); led=1; DelayUs2x(1142); led=0; DelayUs2x(714); led=1; DelayUs2x(714); led=0; DelayUs2x(954); led=1; DelayUs2x(476); led=0; DelayUs2x(1428); else relay=1; LED0=1;LED1=1; LED2=1; /*- 延时函数，含有输入参数 unsigned int t，无返回值 unsigned int 是定义无符号整形变量，其值的范围是 065535-*/void Delay(unsigned int t) while(-t);5 实物演示实物焊接如图5-1所示：（板子上有些器件没用，当时懒得卸下来）图5-1 实物焊接图单片机输出SPWM波形如图5-3所示：图5-2 SPWM波形图现象：单片机输出的SPWM驱动脉冲通过非门后，输出端接示波器，显示两列互补的SPWM波形。输出波形如图5-3所示：图5-3 示波器输出波形现象：输出波形为正弦波，频率50Hz，电压50V左右（图5-3使用衰减探针）。21结 论结 论本课题在分析调查国内外逆变器的研究现状和发展趋势的基础上，采用一个单片机与硬件系统结合的设计与制作，并有效的进行控制输出，使其能够实现所要求的功能。 在设计本课题时，通过网络与图书馆查阅到的资料，再加上指导老师的精心指导与资料提供，与生活中AC-DC变压电路工作原理相结合，设计出了这一DC-AC逆变器的主要硬件结构和软件结构，基本完成了课题的要求，本设计主要通过单片机控制输出PWM与升压后的直流电逆变、修正，最终得到课题要求的正弦波形，但是由于本人的设计理论基础尚浅，对课题的研究经验还不成熟，使得在技术的解决与运用上显得简陋了一些，在某些技术关键上