基于单片机的正弦波逆变器设计

基于单片机的正弦波发生器的设计

【摘要】本文旨在介绍基于单片机的正弦波发生器的设计，在单片机的正弦波发生器的实现原理基础上，详细阐述了正弦波发生器的系统框架结构图，并以具体的幅值和频率值为例来设计了单片机控制程序的流程，从而实现幅值和频率可调的正弦波发生器。

【关键词】单片机；正弦波发生器；数模转换；定时器

1 概述

随着社会的不断向前发展，我国的电子制造行业也得到长足发展。信号发生器发出的标准信号是一种电子制造行业进行电子实验经常使用的电子信号，对电子的各种元器件的参数以及工作性能进行测量，以及电工和电子产品的指数验证和工作系能鉴定、工作参数的调整都起着至关重要的作用。尤其是正弦波信号，在电子制造实验以及工程技术的应用非常广泛。基于单片机来设计的正弦波发生器的输出信号频率具有非常高的稳定度，加上单片机自身的控制灵活等特点，使得正弦波发生器的频率和幅度控制方面更加灵活。所以深入学习和研究基于单片机的正弦波发生器的工作原理和系统结构，对于电子制造实验中正弦波信号的产生和应用具有非常重要的实用价值。

2 单片机的正弦波发生器的实现原理

我们知道，单片机输出或者产生的信号都是数字信号，而正弦波发生器产生的正弦信号是模拟信号，所以单片机产生

目 录

第1章 概述 ........................................................................................................................... 2 第2章 正弦波逆变器技术要求和主电路 .............................................................................. 4

2.1总体框架图 ............................................................................................................... 4 2.2逆变电源的设计要求和目标 ................................................................................... 5 2.3主电路形式选择 ..................................................

基于单片机的正弦波输出逆变电源的设计与实现

摘 要：本文介绍了一种正弦波输出的逆变电源的设计。设计中采用了DC／DC和DC／AC两级变换，高频变

压器隔离，单片机控制。实验结果表明性能可靠。

0 引言

低压小功率逆变电源已经被广泛应用于工业和民用领域。特别是新能源的开发利用，例如太阳能电池的普遍使用，需要一个逆变系统将太阳能电池输出的直流电压变换为220V、50Hz交流电压，以便于使用。本文给出了一种用单片机控制的正弦波输出逆变电源的设计，它以12V直流电源作为输入，输出220V、50Hz、0~150W的正弦波交流电，以满足大部分常规小电器的供电需求。该电源采用推挽升压和全桥逆变两级变换，前后级之间完全隔离。在控制电路上，前级推挽升压电路采用SG3525芯片控制，采样变压器绕组电压做闭环反馈；逆变部分采用单片机数字化SPWM控制方式，采样直流母线电压做电压前馈控制，同时采样电流做反馈控制；在保护上，具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等多重保护功能电路，增

强了该电源的可靠性和安全性。

该电源可以在输人电压从10．5V到15V变化范围内，输出220V±10V的正弦波交流电压，频率50Hz

±O．5Hz，直流分量

l 主电路

种基于滑模控制的正弦波逆变器

陈江，马皓，徐德鸿

(浙江大学，浙江杭州310027）

摘要：提出了一种新的基于滑模控制的正弦波逆变器。该逆变器采用了两组对称的Buck电路,并利用滑模控制对系统参变量变化和外部扰动的不敏感性及鲁棒性。该逆变器能获得一个较为理想的正弦输出电压。给出了电路的工作原理和滑模控制方案，并进行了仿真和实验研究。

关键词：逆变器；滑模控制；Buck变换器

图1正弦波逆变器电路基本拓扑

1引言

DC/AC变换技术发展迅速，并已经在越来越多的领域中得到应用。传统的DC/AC变换器主电路的拓扑多采用推挽式、半桥式和全桥式等。控制方法上一般采用PWM控制并在输出端加LC滤波，另一种常用的方法是采用SPWM控制。与之相比，建立在谐波消除技术上的最优PWM控制能获得更好的正弦波输出电压。但是在负载变化的情况下，这些PWM方法无法保证输出电压的理想特性。瞬时反馈控制被提出来解决这个问题[1]，但是这种控制方法对系统参变量的扰动比较敏感。在一些关键的应用场合中，往往要求DC/AC变换器的输出电压具有理想的正弦波特性。本文提出了一种新的正弦波逆变器电路拓扑，它由两组对称的Buck电路组成，并采用滑模控制方案，从而获得平滑的正弦波输出电压

武汉理工大学《单片机原理与应用》课程设计说明书

1 Proteus软件简介

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。

特点：支持ARM7，PIC ，

毕业设计（论文）

BACHELOR DISSERTATIO

论文题目： 基于单片机的逆变器的设计 学位类别： 工 学 学 士

年级专业（班级）： 09自动化(1)班 作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 2013年5月21日

基于单片机的逆变器的设计

中 文 摘 要

电力系统变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流供电的，其中有一部分是不能长时间停电的。普通UPS设备因受内置蓄电池容量的限制，供电时间比较有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量一般都比较大，所以需要一套逆变电源将直流电逆变成单相交流电。随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对

毕业设计（论文）

BACHELOR DISSERTATIO

论文题目： 基于单片机的逆变器的设计 学位类别： 工 学 学 士

年级专业（班级）： 09自动化(1)班 作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 2013年5月21日

基于单片机的逆变器的设计

中 文 摘 要

电力系统变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流供电的，其中有一部分是不能长时间停电的。普通UPS设备因受内置蓄电池容量的限制，供电时间比较有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量一般都比较大，所以需要一套逆变电源将直流电逆变成单相交流电。随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对

武汉理工大学《单片机原理与应用》课程设计说明书

1 Proteus软件简介

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。

特点：支持ARM7，PIC ，

正弦波逆变器电路图及制作过程

1000W正弦波逆变器制作过程详解 作者老寿电路图献上！ ！

这个机器，输入电压是直流是12V,也可以是24V，12V时我的目标是800W，力争1000W，

整体结构是学习了钟工的3000W机器具体电路图请参考:1000W正弦波逆变器(直流12V转交流220V)电路图 也是下面一个大散热板，上面是一块和散热板一样大小的功率主板，长228MM，宽140MM。升压部分的4个功率管，H桥的4个功率管及4个TO220封装的快速二极管直接拧在散热板；DC-DC 升压电路的驱动板和SPWM的驱动板直插在功率主板上。

因为电流较大，所以用了三对

6

平方的软线直接焊在功率

板

上 如图：

在板子上预留了一个储能电感的位置，一般情况用准开环，不装储能电感，就直接搭通，如果要用闭环稳压，就可以在这个位置装一个EC35的电感 上图红色的东西，是一个0.6W的取样变压器，如果用差分取样，这个位置可以装二个200K的降压电阻，取样变压器的左边，一个小变压器样子的是预留的电流互感器的位置，这次因为不用电流反馈，所以没有装互感器，PCB 下面直接搭通。

上面是SPWM驱动板的接口，4个圆孔下面是装H桥的4个大功率管，那个白色的东西是0.1R电流取样电阻。

单相正弦波变频电源的设计

摘要：介绍由单片机和SA4828研制的单相变频电源。提出了用高精度三相可编程PWM集成芯片SA4828与89C52单片机控制技术相结合的单相变频电源的设计方案。给出了系统总体构成和主电路设计，介绍了SPWM产生器SA4828和工作原理，SA4828全数字操作、工作方式灵活、频率范围宽、精度高功能强，可实现系统的智能化设计。文中详细介绍了采用单片机AT89C52和SPWM产生器SA4828组成系统控制器的软硬件设计。利用专用集成电路SA 4828 设计变频器, 可以大大简化硬件电路的设计和软件编程。它以SA4828作为SPWM信号发生器, 经过驱动电路控制IPM模块, 产生三相变频电源。配以单片机、键盘、L ED 显示器及转速编码器, 构成闭环调速系统。实验表明，由SA4828为控制芯片的变频电源结构简单、输出波形好、性能稳定可靠，适合于中、小功率的应用场合。 关键词：正弦脉宽调制（SPWM）；SA4828；逆变电源；单片机

Design of Single-phase sine wave variable frequency

power source

Abstract：The Single-phase sine w