电子信息科学与技术专业毕业论文12518

1、毕业论文（设计） 基于 pic 单片机单相 spwm 逆变电源的设计 the design of inverter basing on pic microcontroller single-phase spwm 专 业： 电子信息科学与技术 摘要 本系统以单片机pic16f877a为控制核心的单相全桥式电压型spwm逆变电源。 系统主要由交流220v变压隔离成可调交流电，再整流变换成直流电，spwm信号 通过光耦隔离器控制由开关管moefet组成的逆变器件的工作状态，实现对输出 的控制，即ac-dc-ac变换。从而得到频率和幅度都可调的正弦交流电，后端再 对电压、电流以及频率的采样，从而实现闭

2、环的控制。该逆变电源输出的正弦 交流电精度高，性能稳定，实用价值高，在电力电子技术中应用广泛。 关键词：spwm；逆变器；驱动电路；场效应管 irf840 abstract this system is a single-phase full-bridge voltage-type inverter which is based on pic16f877a microcontroller. it is mainly transformed from 220v ac to adjustable ac, then rectifies to dc. signal spwm controls the

3、working status of the inverter device which consists of switch moefet through the photon coupled isolator. and this procedure achieves the control of the output. that is the ac-dc-ac conversion. consequently, the sinusoidal alternating current whose frequency and amplitude are both adjustable comes

4、into being. later, the samples of voltage, current, and frequency are taken in order to control the closed-loop. the sinusoidal alternating current from this inverter is in possession of high accuracy, stable performance, and high practical utility. thus, it is widely applied to power electronic tec

5、hnology. key words: spwm; inverter driving; circuit；the field effect manage irf840 目录 摘要 .i abstract .i 1. 引言.1 2. 系统设计.1 2.1 设计要求及思路.1 2.2 pwm 技术基础.3 2.3 逆变电路的基本工作原理.6 3.硬件设计.7 3.1 单片机电路设计.7 3.2 主电路设计.8 3.3 驱动电路设计.9 3.4 自举电路设计.10 3.5 辅助电源电路设计.10 3.6 死区电路设计.11 3.7 硬软件保护电路设计.11 3.8 检测电路设计.12 3.9 显示电路

6、设计.13 3.10 电源电路设计.14 4软件设计.14 4.1 主程序设计.15 4.2 pic 单片机设置.15 4.3 spwm 信号的产生过程.16 4.5 程序清单（见附录）.17 5 软硬件调试.17 5.1 spwm 信号调试.17 5.2 检测信号调试.17 6 测试结果.18 7结束语.18 致谢.19 参考文献：.20 附录.21 附录 1 元器件清单.21 附录 2 电路原理图.22 附录 3 电路 pcb.23 附录 4 程序清单.24 1. 引言 电能变换的类型有四种：（1）dc-dc 变换器，它是将一种直流电能变换为 另一种直流电能的变换器；（2）dc-ac 变换

7、器，它是将直流电能变换为交流电 能的变换器，这种变流装置称为逆变器；（3）ac-dc 变换器，它是将交流电能 变换为直流电能的变换器；（4）ac-ac 变换器，它是将一种交流电能变换为另 一种电能的变换器。 在逆变器示出现以前，dc-ac 变换是通过直流电动机-交流发电机组来实现 的，这种组合称为旋转交流机。随着电力电子技术的高速发展，大功率开关器 件和集成控制电路的研发成功，利用半导体技术就可以完成 dc-ac 变换，这种 变换装置称为静止变流器，通常据说的逆变器均指静止逆变器，静止逆变器与 旋转交流机相比，其电气特性优良、高效节能、可靠性高、重量轻和体积小。 近来，燃料电池的发展方兴未艾，

8、超大功率 dc-ac 变换器必将取代旋转交流机。 现代逆变技术是一门实用技术，随着电力电子技术的高速发展，大量高功率开关器件 相继出现，可以满足各行各业对逆变技术的需求，逆变技术的应用领域越来越广泛。 2. 系统设计 2.1 设计要求及思路 （1）主电路设计：交流电 220v 经隔离变压生成电压可调的交流电，再整流 成直流电，由 h 桥逆变接到负载测量； （2）控制电路设计：输出四路用于控制 h 桥逆变电路 spwm 信号，上下管要 有一定的死区效果(10usdeadtimeuc时使 v4通，v3断，uo=ud ; 当uruc时使 v4断，v3通，uo=0; 当uruc时，给 v1和 v4导通

9、信号，给 v2和 v3关断信号。如io0，v1 和 v4通，如io0，vd1和 vd4通， uo=ud ； 当uruc时，给 v2和 v3导通信号，给 v1和 v4关断信号。如io0，vd2和 vd3通，uo=-ud 5。 图 6 双极性 pwm 控制方式波形 2.3 逆变电路的基本工作原理 图 3 逆变电路 以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理，如图 3；图中 s1s4是桥 式电路的 4 个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。 s1、s4闭合，s2、s3断开时，负载电压uo为正；如图 4： 图 4 s1/s4 闭合，s2/s3 断开电路和波形图 s1、s4断开，s2、s3闭合时，负载电压

10、uo为负；如图 5： 图 5 s1、s4 闭合，s2、s3 断开电路和波形图 1)逆变电路最基本工作原理：改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频 率； 2)电阻负载时，负载电流 io和 uo的波形相同，相位也相同； 3)阻感负载时，io相位滞后于 uo，波形也不同。 3.硬件设计 3.1 单片机电路设计 ra0/an 0 2 ra1/an 1 3 ra2/an 2/vref- 4 ra3/an 3/vref+ 5 ra4/t0cki/c1o u t 6 ra5/an 4/c2ou t 7 re0/rd /a n5 8 re1/wr/an 6 9 re2/cs/a n7 10 rc0/t1o

11、so /t 1cki 15 rc1/t1o si/ccp2 16 rc2/ccp1 17 rc3/sck /scl 18 rc4/sd i/sd a 23 rc5/sd o 24 rc6/tx /ck 25 rc7/rx /t d 26 o sc1/cl ki 13 o sc2/cl ko 14 rb0/int 33 rb1 34 rb2 35 rb3/pg m 36 rb4 37 rb5 38 m cl r/v pp 1 v dd 32 v dd 11 v ss 12 v ss 31 rb6/pg c 39 rb7/pg d 40 rd0/psp0 19 rd1/psp1 20 rd2/ps

12、p2 21 rd3/psp3 22 rd4/psp4 27 rd5/psp5 28 rd6/psp6 29 rd7/psp7 30 u 1 pic16f877a x t112m c12 15pf c615pf c11 104 c23 104 5v 图 17 单片机电路 本单片机电路含有上电复位、按键复位和在线仿真接口电路。主芯片 pic16f877a 的复位引脚为低电平有效复位，在刚上电时，由于电容两端电压不 能暂变，复位引脚为低电平，电容经过一段时间的充电，复位引脚电位逐渐上 升，直到达到高电平，使单片机复位。当开关闭合时，mclp 输出底电平，单片 机处理复位信号；开关断开时，mclp 输

13、出高电平，不进行复位。 3.2 主电路设计 d 1 1n5408*4 d 2 d 4 d 3 1 2 j1 a c220v c1 100uf/450v c7 104/400v irf840 irg 4ph 20k d *4irf840 irf840 irf840 rl1 g 1 g 2 g 3 g 4l ed 1 fuse 1 3a c2 104/400v r19 0.1/5w che ck1che ck2 c8104 v s1v s2 r16 51k *6 r13 r17 r14r15 r18 图 7 整流滤波及主电路 主电路的工作原理图如图 7 所示，包括整流滤波电路、单相全桥逆变电路 和

14、 lc 滤波电路。整流滤波电路将输入的单相交流电变成直流电,再经电容的滤 波形成文波较小的直流电。全桥逆变电路将直流电变成正弦交流电，经过滤波 电路后得到标准的正弦波。此外为了保证安全，在交流电的输入端接一 3a 的保 险丝。 由于输入为交流 220v,整流二极管能承受的最大反向电压必须大于 612v,两个电 容串联使用，耐压必须大于 308v，输出功率为 500w，输出电流为 2.3a 左右， 所以整流二极管选择 1000v/3a 的 1n5408，电容选择 120u/450v 的电解电容。 ig 6,7取额定电压为 462v 以上、额定电流 3.9a 以上的开关器件即可， irf840 最

15、大漏极电流为 8a,最大漏源电压为 500v 可满足要求。电路中各场效应 管的栅极控制信号和输出电压的波形，负载为感性负载，工作时 ig1 和 ig4 的 控制信号完全相同，ig2 和 ig3 的控制信号完全相同。ig1 和 ig2 的通断状态互 补，ig3 和 ig4 的通断状态也互补。电路的工作原理2是：当 ig1、ig4 导通时， ig2、ig3 截止；当 ig2、ig3 导通时，ig1、ig4 截止，每个 pwm 周期中 ig1、ig4 与 ig2、ig3 交替导通截止，从而产生双极性的 spwm 波。如此通过控 制开关管的工作状态，使得输出脉冲的宽度按正弦规律变化，和正弦波等效， 输

16、出即为单相双极性正弦波。若要改变输出正弦波的大小，则只要按照同一调 制率改变上述各脉冲的宽度即可。负载处采用 lc 滤波器来滤除开关频率及邻近 频率的谐波， 图 8 栅极控制信号和输出电压波形 3.3 驱动电路设计 驱动电路的工作原理图如图 9 所示：采用四路高速光耦隔离器 hcpl312010 来分别驱动 h 桥的四个 mos 管及实现控制信号与主电路的 io 隔离，当信号输入 端 qg1 或 qg2 为低电平时，芯片内部的光耦三极管导通，6 脚和 7 脚相接可以 产生 2a 的电流，在此处接入下拉电阻目的是为了拉低该处电压，防止在 mos 管 不工作时候对应的驱动管脚悬空，从而收到其它脉冲

17、的干扰，导致管子误触发。 此外，起限流作用，和二极管是为了让启动速度慢，关断时间快，有 5 r 1 r 1 df 助于保护 mos 管，此处的二极管采用快管 4148。 n c n c a _d k _d v ee v o v o v cc u 1h cpl 3120 n c n c a _d k _d v ee v o v o v cc u 2h cpl 3120 n c n c a _d k _d v ee v o v o v cc u 3h cpl 3120 n c n c a _d k _d v ee v o v o v cc u 4h cpl 3120 r1 300 r3 300 r

18、6 300 r8 300 r21 180 r22 180 r23 180 r24 180 r2 82 r5 82 r7 82 r10 82 d 10 1n4148 d 11 1n4148 d 12 1n4148 d 13 1n4148 g 1 g 2 g 3 g 4 v s1 v s2 r4 10k r9 10k 15v 15v v b1 v b2 q d1 q d2 q d1 q d2 图 9 驱动电路 3.4 自举电路设计 v b2 v s2 v b1 v s1 +15v r0 10 r0 10 c210u f/25v c1 104 c4 104 c3 10u f/25v d 2 18v

19、/1w d 1 u f4007 v b1 v s1 d 4 18v /1w d 3 u f4007 v b2 v s2 +15 图 10 自举电路 由于驱动四个 mos 管工作都需要独立电源，为了不使电路结构复杂，故采 用自举电路来提供。当下管导通时，输入 15v 电压通过快恢复二极管、电容、 下管形成回路，向相应的电容充电，电容上的电压达到充电电压；下管断开时， 电容的上电压维持充电电压，负端的电位跟随下管的电压上升，自己将电位举 起，这样电容上的电压就可以为上管驱动提供电源。 此处二极管使用快恢复二极管 uf4007，当电容充电饱和时，快速截止 21c c 电容向充电回路放电，这样能够完全

20、对驱动进行充电；采用 18v 稳压管， 42d d 可以保证管子不会超出耐压。 3.5 辅助电源电路设计 -v 13 2 7815 c2 104 c4 104 c1 470 c3 470 u 1 1n 4007 u 2 1n 4007 u 3 1n 4007 u 4 1n 4007 led r0 2k +15v +15v ac a c15v -v 图 11 辅助电源电路 采用 7815 三端稳压电源来做辅助电源，输出 15v 电压对驱动芯片供电。由 交流 220 v 的电压经过变压器的降压得到交流 12 v 的电压，该电压经过四个二 极管 1n4007 构成的单相桥式整流电路进行全波整流，经滤

21、波后送入 7815 21 cc 的输入端，在输出端 3 脚输出 15 v 直流电压， 是滤波电容，分别滤除 43 cc 高频和低频的谐波分量。根据,电容取值为 13。 trc)53( 31 cc vuf 25/470 3.6 死区电路设计 r26 4k7 r27 10k rw2 20k rw3 20k c14 221 c15 221 t 1 9013 1 2 3 u 5a cd4001 5 6 4 u 5b cd4001 8 9 10 u 5c cd4001 rc2 5v c13104 q 1 q 2 图 12 死区电路 为了防止上下管同时导通，必需设计死区电路来进行保护。单片机输出的 spw

22、m 信号，由 cd4001 或非门和 rc 延时环节构成死区时间为高电平有效的带死 区信号。单片机输出的 spwm 信号先经过 9013 扩流然后分为两路，一路信号经 rc 单边沿延迟再和输入信号或非生成信号，另一路信号先取反再经 rc 单边沿 延迟后再和取反信号或非生成信号。为了使上下管有足够的保护时间，信号脉 冲的前后边沿死区时间要求必需大于 10us，一般取为，根据 rc 延 usus3010 时时间计算公式,则取得，电阻 r 可利用电位rct kr8 . 4 ufc0033 . 0 器来调整。电路各参数取为、。krwrw10213321514 cc 3.7 硬软件保护电路设计 9 10

23、 11 8 u 7c 7410 3 4 5 6 u 7b 7410 1 2 13 12 u 7a 7410 int rb1 o c m sw1r291k 5v 3 4 5 6 u 8b 7410 9 10 11 8 u 8c 7410 1 2 13 12 u 8a 7410 int rb1 o c m sw2r301k 5v q 1 q 2 q d1 q d2 r36 10k c16 1uf 5v r37 10k c17 1uf 5v 图 13 硬软件保护电路 由于主电路出现故障时，应立即封锁 spwm 控制信号来保护主电路。故应设 计一个由数字逻辑电路和手动开关相结合的保护电路。由于主电路只

24、有一路的 过流判断，在过流时会不停的脉动，不能完全封锁 spwm 控制信号，故设计时还 应另加一路软件保护来同时进行信号的判断，从而让单片机来封锁 spwm 控制信 号。自锁开关 m 为手动封锁 spwm 控制信号开关，当自锁开关未按下（即开关 m 的 1、2 脚相连）时，控制信号输出端 qg1、qg210输出为高电平，即无效信号， 使主电路不工作。此电路还有一作用是：在系统上电时，封锁了 spwm 控制信号， 对主电路起到上电保护作用。 。 3.8 检测电路设计 如图 14 所示，输出电压电流检测模块通过 tv19g 采集后端电压，然后通过 全波整流电路在输入正弦波，当为正半周时，经过反向比

25、例放大器0u0u 后，输出电压极性为负，二极管 d3 导通， d4 截止，输出电压为- b u2 b u2 ，再经过反向比例放大器，然后根据叠加原理，可得 =。当 03 u a u2 04 u 03 u 为负半周时，经过反向比例放大器，输出电压极性为正，二极管 d4 导 03 u b u2 通，d3 截止，根据虚短原理，输出电压为 0，可得= -0 np uu b u2 04 u 。频率检测电路则是利用比较电路，从而实现对频率的采样。在频率检测 03 u 电路中利用 ta060-1 采集后端电流然后同样利用全波整流电路，从而实现对电 流的采样。 12 3 h l1 ta060-1 r110k

26、r2 100 r3 5k1 5 6 7 u 2b lf353 3 2 1 84 u 2a lf353 l1 8.2m h c6 104 c510uf 5v c3 10uf c4 104 -5v l3 8.2m h d 1 1n4148 d 2 1n4148 r8 10k r910k r10 6k8 r7 20k r21 200k r22 2k c15 103 c14 47uf c1 10uf c8 10uf c9 104 c7 104 l4 8.2m h l2 8.2m h r5 5k1 r4 10k r15 6k8 r13 10k r12 20k r14 5k1 r11 10k 10 9 8

27、 u 1c tl084 3 2 1 411 u 1a tl084 5v -5v d 3 1n4148 d 4 1n4148 u o r23 2k c16 47uf c17 103 5 6 7 u 1b tl084 r6 10k c2 104 c12 105 r19 100k r16 100k r17 100k r20 100k c13 104 5v v ref c18 104 l6 8.2m h ccp2 r18 10k 输输出出电电流流检检测测电电路路 输输出出电电压压检检测测电电路路 频频率率检检测测电电路路 a n0 a n1 u o 3 2 1 84 u 3a lm358 c11 10

28、uf c10 104 l5 8.2m h 5v d 6 4.7v d 5 4.7v 图 14 检测电路 3.9 显示电路设计 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 12864 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 rs(cs) r/w(sdi) e(sclk) c5 c6 c7 psb 1k +5 5k 104 c/b 图 15 显示电路 显示电路使用液晶 12864 来设计。液晶显示按照驱动方式不同可分为静态 驱动（static） 、单纯矩阵驱动（simple matrix）以及主动矩阵驱动（active matrix

29、）3 种10。矩阵 lcd 的驱动系统包括了行驱动器、列驱动器、偏压电路、 驱动电源发生器以及温度补偿电路。从本质上看，行移位寄存器的数据传输方 式为串行方式。列驱动器的数据传输方式有两种：其一为串行数据传输方式； 其二为 4 位或 8 位并行数据传输方式。本系统使用 8 位并行数据传输方式，并 行传输方式使用了一维并行数据接口的驱动器，利用其并行传输控制口 rs、r/w、en 和八位数据传输口 d0d7 进行控制数据显示。psb 脚接高电平， 3 脚为调节液晶背光。 3.10 电源电路设计 d 1 1n4007 d 2 1n4007 d 3 1n4007 d 4 1n4007 in 1 2

30、o ut 3 g nd ic1 7805 in 2 1 o ut 3 gnd ic5 7905 c1 470uf c2 470uf c3 100uf c4 100uf c1_0 104 c1_1 104 c1_2 104 c1_3 104 l ed 1 r1_1 10k +5 -5 a v 块块块块 图 16 电源电路 由交流 220 v 的电压经过变压器的降压得到交流 07.515 v 的电压，该电 压经过四个二极管 1n4007 构成的单相桥式整流电路进行全波整流，经滤 21 cc 波后送入 7805 和 7905 的输入端，在输出端 3 脚输出正负 5 v 直流电压， 是滤波电容，分别滤

31、除高频和低频的谐波分量。根据,电容 43 cc trc)53( 取值为 13。 2 1 cc、 vuf 25/470 4 软件设计 本系统主程序中主要需要实现的任务有：程序系统的初始化；spwm 信 号的初始化，利用中断查 pwm 信号的脉宽值送入 ccpr1l，从而实现 spwm 信号 产生的正弦波的频率从 10hz 逐渐增加到 75hz，调制度跟随正弦波频率从 0.0 逐渐增加到 0.8；可以分别根据时间和按键来调节正弦波的频率和调制度； 采集后端频率、电压和电流；液晶实时显示正弦波的频率和采样回来的电 流电压以及频率。 4.1 主程序设计 图 17 主程序流程图 4.2 pic 单片机设

32、置 本系统所用晶振 12mhz，计算得指令周期即计时步阶为 0.33s。pic 单片 机 ccp 外围功能模块的 pwm 功能实现主要依靠相关寄存器值的设定，且以定时 器 2（tmr2）作为 pwm 的时基。相关寄存器的设置如下。 1) spwm 周期的设定由寄存器 pr2 设定 (pwm)周期=（pr2）4tosc（tmr2）预分频值 2) 定时器 tmr2 的控制寄存器 t2con 设定，因为 spwm 频率高，周期短，但 系统软件中采用查 pwm 脉宽的方式来修改 pwm 脉宽，所用时间少，可满足一个 pwm 周期改变一次脉宽的要求，故在此寄存器中设置后分频为 1：16 即可； 3) c

33、cp 模块的控制寄存器 ccp1con 的设定。选择 ccp 模块作用于 pwm 功能 模式。 4) 根据 pwm 输出信号脉宽的公式 pwm 高电平（脉宽）=ccpr1l:ccp1con(bit5,bit4)tosc(tmr2)预分频值 计算出每个 pwm 周期 ccpr1l 的值。ccpr1l 脉宽写入寄存器后，写入的脉宽值 在下个 tmr2 周期开始时转至自定义的单元，通过读自定义的脉宽值来改变 pwm 脉宽。 5) 寄存器 trisc 对应于 ccp1 的输入输出设置，应设置为输出形式，即 trisc 的 bit2 =0。 4.3 spwm 信号的产生过程 软件控制 pic 单片机使之

34、产生 spwm 波形，首先将之前设置的寄存器值写入 相关寄存器，当 pic 的 pwm 功能开启后 tmr2 从 0 开始计数，同时 ccp 模块引脚 输出高电平。 当 tmr2ccpr1l 时，pwm 功能引脚开始输出低电平。 当 tmr2pr2 时，则 tmr2=0，重新开始另一个周期计数，pwm 功能引脚开 始输出高电平。同时 tmr2 的中断标志位被系统置高，即 tmr2if=1，转去执行 中断服务程序。在中断服务程序中查找脉宽表，将下一个脉宽值写入寄存器 ccpr1l 中。下个周期输出的 pwm 的脉宽即为刚写入 ccpr1l 中的脉宽值，也就 是说脉宽的变化在中断程序中实现12、1

35、3，中断程序流程如图 18 所示。 图 18 中断程序流程图 4.5 程序清单（见附录） 5 软硬件调试 5.1 spwm 信号调试 单片机输出的 spwm 信号经过普通的 rc 滤波后的到正弦波，如图 19： 其中 r 取为 10k 的普通电阻、c 取为 104 瓷片电容。 图 19 spwm 信号对应的正弦波 5.2 检测信号调试 利用 tv19g 采集后端的信号然后经过比较电路采集信号如图 20 所示： 图 20 采集信号和后端波形 6 测试结果 在逆变器输出端接 lc 滤波和负载进行测试，负载为 333 的纯阻性负载， 负载两端的输出波形如图 21 所示： 图 21 负载输出波形 负载

36、后端电流电压用采样电路的直接测量，前端电流电压采用万用电表测 得，测得的数据及根据测量数据计算所得的值如表 2 所示： 表 2 测试数据 输入电 压 (ac/v)ui 输出电 压 (ac/v)uo 输入电 流 )/(aacii 输出电 流 (ac/a)ii 输入功 率 )(wpi 输出功 率 )(wpo 效率 i o p p 2519.40.070.031.750.5833.14% 5038.90.130.076.502.7241.89% 7559.70.220.1316.507.7647.01% 125100.10.390.2748.7527.0255.38% 175149.50.560.4

37、198.0061.2862.54% 本表为正弦信号频率为 50hz、调制度为 0.98 时所测结果 由测试结果可知，负载输出波形基本为正弦波，但存在一定的失真，输入 电压越高，效率越好。 7结束语 本系统利用 pic16f877a 芯片的功能，基本上实现了设计的预期功能，能够 较好的实现逆变电压的稳定输出，且有较好的带载能力和较高的效率，随输入 电压增大后，效率有所提高。 致谢 在此，我首先要感谢我的指导老师黄成老师对我的悉心指导。他做论文 的经验和查找资料的方法对我起了非常大的帮助，多次面对面和电话的指导对 我们论文及硬件设计给出了宝贵意见。同时也要感谢在大学四年里陪伴我成长 的所有的老师和

38、同学，感谢所有给过我指导和交流的同学。尤其感谢漳州师范 学院物理与电子信息工程系的全体老师，教诲我知识，让我终身受益。 深深感谢我的父母对我的支持，作为农民的他们虽然不能给我太多的大道 理，但是他们用他们的独特方式，他们的兢兢业业，他们的慈爱的眼光，他们 的默默无闻，教会了我人生的真谛，让我茁壮成长。父母的教诲是我一生最宝 贵的财富，再一次感谢他们对我继续深造的支持。 参考文献： 1王兆安.黄俊.电力电子技术m.第 4 版.北京:机械工业出版社，2010.1 2谢力华，苏彦民.正弦波逆变电源的数字控制技术j .电力电子技术，2001.12 52-54 页 3周志敏.逆变电源实用技术设计与应用m

39、 .中国电力出版社，2005 4李爱文，张承慧.现代逆变技术及其应用m.科学出版社，2000 5陈道炼.dc-ac 逆变技术及其应用m.电子工业出版社，2003 6王水平，王亚聪等编著.mosfet/igbt 驱动集成电路及应用m. 北京：人民邮电出版社， 2009.5 7周云，虞培义.采用 igbt 的正弦波中频逆变电源j.电力电子技术，2003 266-269 页 8王水平，周培志，张耀进.pwm 控制与驱动器使用指南及其应用电路m西安电子科技大 学出版社，2005 9夏尚学，田建设，贺春，魏晓光.数字式 spwm 型逆变器的谐波分析j.电力自动化设备， 2003.2 8-10 页 10窦

40、伟，黄念慈，于玮，首福俊.单片机控制的正弦波逆变电源j.电力电子技术， 2004.12 94-96 页 11 秦曾煌.电工学m高等教育出版社，2004.1 12 李荣正，陈启中，陈学军.pic 单片机原理及应用m.第二版.北京航空航天大学出版 社，2005 13 张华林，周小方.电子设计竞赛实训教程m北京航空航天大学出版社，2007.7 附录 附录 1 元器件清单 器件型号数量器件型号数量 16f877a 1 个 10 2 个 hcpl3120 4 个 82 4 个 irf840 4 个 100 1 个 cd4001 1 个 180 8 个 cd4011 2 个 470 2 个 7815 1

41、个 1k 8 个 7805 1 个 2k 3 个 芯片 lf353 2 个 电阻（） 10k 8 个 6a10 4 个 150uf/450v 2 个 1n4007 8 个 120uf/450v 2 个 uf4007 2 个 470uf/25v 4 个 二极管 4148 4 个 电解电容 10uf/25v 5 个 稳压管 18v 2 个 105/630v 10 个 发光二极管3 个 104/250v 1 个 复位按键5 个 103/250v 1 个 开关3 个 104 6 个 晶振 4m 1 个 221 2 个 12864 1 快 电容 15pf 2 个 保险丝 5a 1 个 10k 2 个 6

42、*10 2 快 电位器 5k 1 个 12*12 1 快锰铜丝 0.1 1 个敷铜板 15*15 1 快转印纸3 张 ta060-1 1 个 tv19g 1 个 附录 2 电路原理图 d 1 1n5408*4 d 2 d 4 d 3 1 2 j1 a c220v c1 100uf/450v c7 104/400v irf840 irg 4ph 20k d *4 irf840 irf840 irf840 rl1 g 1 g 2 g 3 g 4 n c n c a _d k _d v ee v o v o v cc u 1h cpl 3120 n c n c a _d k _d v ee v o

43、v o v cc u 2h cpl 3120 r26 4k7 r27 10k r31 10k r32 10k rw2 1k rw3 1k c14 332 c15 332 c18 104 c19 104 t 1 9013 1 2 3 u 5a cd4001 5 6 4 u 5b cd4001 8 9 10 u 5c cd4001 rc2 5v c13104 q 1 q 2 主主电电路路 死死区区电电路路 l ed 1 fuse 1 3a c2 104/400v r19 0.1/5w che ck1che ck2 u 6 t lp521 r28 100 che ck1 che ck2 c8104

44、r33 10k 5v r34 10k rb0 过过流流检检测测电电路路 n c n c a _d k _d v ee v o v o v cc u 3h cpl 3120 n c n c a _d k _d v ee v o v o v cc u 4h cpl 3120 r1 300 r3 300 r6 300 r8 300 r21 180 r22 180 r23 180 r24 180 r2 82 r5 82 r7 82 r10 82 d 10 1n4148 d 11 1n4148 d 12 1n4148 d 13 1n4148 g 1 g 2 g 3 g 4 v s1v s2 v s1 v

45、 s2 r4 10k r9 10k 15v 15v v b1 v b2 r12 10 d z1 18v d 5 fr107 c310uf/25v c4104 r11 10 d z2 18v d 14 fr107 c910uf/25v c10104 v b1 v b2 v s1 v s2 15v 驱驱动动电电路路 自自举举电电路路 q d1 q d2 q d1 q d2 功功率率电电路路板板 1 2 j2 a c16v d 6 1n4007 d 7 1n4007 d 8 1n4007 d 9 1n4007 13 2 ic1 7815 c6 104 c12 104 c5 470uf c11 220

46、uf r25 3k6 l ed 2 15v 辅辅助助电电源源 9 10 11 8 u 7c 7410 3 4 5 6 u 7b 7410 1 2 13 12 u 7a 7410 int int rc6 o c m sw1r291k 5v 3 4 5 6 u 8b 7410 9 10 11 8 u 8c 7410 1 2 13 12 u 8a 7410 int rc6 o c m sw2r301k 5v q 1 q 2 q d1 q d2 硬硬保保护护电电路路 rst 1 r35 10k rst 5v r rc c5 5 复复位位电电路路控控制制保保护护电电路路板板 rw1 10k 5v a d

47、 修修改改调调制制度度电电路路 r16 51k *6 r13 r17 r14r15 r18 r20100/900w 1 10 0 0 0/ /9 90 0 0 0w w= =1 10 0 个个1 1k k/ /5 50 0 w w并并联联 r36 10k c16 1uf 5v r37 10k c17 1uf 5v 5 6 7 u 1b t l084 r6 10k c2 104 c12 105 r19 100k r16 100k r17 100k r20 100k c13 104 5v v ref c18 104 l 6 8.2m h ccp2 r18 10k 频频率率检检测测电电路路 u o

48、3 2 1 84 u 3a l m358 c11 10uf c10104 l 5 8.2m h 5v 12 3 h l1 ta060-1 r110k r2 100 r3 5k1 5 6 7u 2b l f353 3 2 1 84 u 2a l f353 l 1 8.2m h c6 104 c510uf 5v c3 10uf c4 104 -5v l 3 8.2m h d 1 1n4148 d 2 1n4148 r8 10k r910k r10 6k8 r7 20k r21 200k r22 2k c15 103 c14 47uf c1 10uf c8 10uf c9 104 c7 104 l

49、4 8.2m h l 2 8.2m h r5 5k1 r4 10k r15 6k8 r13 10k r12 20k r14 5k1 r11 10k 10 9 8u 1c t l084 3 2 1 411 u 1a t l084 5v -5v d 3 1n4148 d 4 1n4148 u o r23 2k c16 47uf c17 103 输输出出电电流流检检测测电电路路 放放大大1 10 0倍倍输输出出电电压压检检测测电电路路 放放大大2 2倍倍 a n0a n1 d 6 4.7v d 5 4.7v 附录 3 电路 pcb 附录 4 程序清单 /* * 文件: main.c * 名称：主函数

50、 * 平台: pic16f877a 12 晶振 * 编写：xiao06 2012-1-3 * 修改： * 描述: 系统板 */ #include #include #include math.h #include definition.h #include lcd12864.h #include key_scan.h #include myfunction.h #include work.h /* 初始化 */ void mainint(void) if(por=0) porta=0 x00; portb=0 x00; portc=0 x00; portd=0x00; porte=0x00;

51、while(por=0)por=1; trisa = 0 x0f; trisb = 0 x00; trisc = 0 x00; /第二个 io 口 ccp1 trisd = 0 x00; trise = 0 x00; adcon1= 0x06; intcon= 0x00; /pie1=0x00; option= 0 x05; / 1:256 tmr0 = 0x64; t1con=0x31;/开启定时器 table = 8; msta = 0; spwm_sta = 0; pie1=0x00; adcon1=0 x06;/全部为数字口 msta = 0; keycnt= 0; lcd_init(

52、); /初始化 clrbmp(); drawrowline(0,64,127,1); drawrowline(0,32,127,1); drawrowline(0,16,127,1); drawrowline(0,48,127,1); drawrowline(0,63,127,1); drawcollumline(0,0,63,1); drawcollumline(127,0,63,1); _delay_ms(10); rc0=1; trisb0=1; intedg=0;/下降沿触发中断 inte=0;/使能外部中断 gie=0; peie=0; t0ie=0; msta=0 x00; tab

53、le = 10; / pwm(); void main(void) mainint(); while(1) while(t0if) clrwdt(); t0if=0; tmr0=0x64; key_scan(); if(k0) clrscreen(); msta = 1; if(k1) table = 25; /fsin(); clrscreen(); lcdprints(2, 1, 080502230); lcdprints(0, 2, 工作模块); msta = 2; if(k2) table = 25; clrscreen(); msta = 3; switch(msta) case 0

54、: work0();break; case 1: work1();break; case 2: work2();break; case 3: work3();break; default: break; /* *中断函数 */ void interrupt pic (void) if(tmr2if) tmr2if = 0; /lcdprints(0, 2, 单相逆变); spwm_sta+; if (spwm_sta94) spwm_sta = 0; if(flag0) ccpr1l =ccp_dataspwm_sta; else ccpr1l =ccp_data1spwm_sta; if(c

55、cp2ie if(flag1 = 0) /rc0=0; tmr1l = 0; tmr1h = 0; t1con = 0x31; if(flag1=1) /rc0=1; ccpr2l = tmr1l; ccpr2h= tmr1h; t1con = 0x30; /gie=1; ccp2if = 0; flag1=flag1; /* * 文件: work.h * 名称：工作函数 * 平台: pic16f877a 20 晶振 * 编写：xiao06 2011-1-3 * 修改： * 描述: 系统板 */ /* *待机模块 */ void work0(void) lcddisplay1s(); lcdp

56、rints(2, 1, 080502230); lcdprints(3, 2, 待机模块); lcdprints(2, 3, 毕业设计); lcdprints(3, 4, .); time+; tmr2ie=0; peie=0; uchar i; trisc2=0;/rc2 设置为输出口 ccp1con=0 x0c; t2con=0 x06;/设置为 16 分频 gie=1; tmr2ie=1; inte = 0; peie=1; /* *工作模块 *固定频率 50hz */ void work1() /lcddisplay1s(); uchar i; lcdprints(2, 1, 0805

57、02230); lcdprints(0, 2, 工作模块); lcdprints(0, 3, 固定频率:); table = 75; write_data(table/10%10+0 x30); write_data(table%10+0 x30); lcdwrite(h); lcdwrite(z); lcdprints(2, 4, .); ccp(); /* *工作模块 *自动幅频变换 */ void work2() uchar i; time+; if(time400) flag0=0; table+; time = 0; if(table=75) table=75; lcdprints(

58、0, 3, 幅频变换:); write_data(table/10%10+0 x30); write_data(table%10+0 x30); lcdwrite(h); lcdwrite(z); lcdprints(2, 4, .); ccp(); /* *工作模块 *手动自动幅频变换 */ void work3() uchar i; if (k3) table+;flag0=0; if(table75) table=75; ccp(); lcdprints(0, 1, 设置频率:); write_data(table/10%10+0 x30); write_data(table%10+0

59、x30); lcdwrite(h); lcdwrite(z); capture(); lcdprints(0, 2, ccp.:); ccpbuf = ccpr2h*256+ccpr2l; ccpbuf = 375000/ccpbuf; write_data(ccpbuf/10%10+0 x30); write_data(ccpbuf%10+0 x30); lcdwrite(h); lcdwrite(z); ad_var1=myad(0x49,0x8c);/an1 采样 ad1=(unsigned long)ad_var1*5.0; /以内部的参考电压为准 lcdprints(0,3, 采样电

60、流:); write_data(ad1/1000%10+0 x30); lcdwrite(.); write_data(ad1/100%10+0 x30); write_data(ad1/10%10+0 x30); write_data(ad1%10+0 x30); lcdwrite(a); ad_var0=myad(0x01,0x8e);/an0 采样 ad0=(unsigned long)ad_var0*5.0; /以内部的叁考电压为准 lcdprints(0,4, 采样电压:); write_data(ad0/1000%10+0 x30); write_data(ad0/100%10+0