基于PIC單片機(jī)的正弦波逆變器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯基于PIC單片機(jī)的正弦波逆變器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-基礎(chǔ)電子目前，SPWM信號(hào)主要有3種生成方式：

1）使用比較器、振蕩器等模擬電路產(chǎn)生三角波和方波進(jìn)行比較，產(chǎn)生SPWM波，但是此種方法電路復(fù)雜，受元器件精度影響大，且不易控制；

2）利用專用SPWM集成芯片，其優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，集成度高，缺點(diǎn)是無(wú)法全面實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的反饋控制、監(jiān)視管理和保護(hù)工作，故一般也要配合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)；

3）利用單片機(jī)等微處理器產(chǎn)生SPWM波，此方法控制電路簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)靈活，硬件成本低。本文介紹一種利用PIC16F877A單片機(jī)實(shí)現(xiàn)SPWM波形的方法，并將其應(yīng)用到全橋逆變電路中，驗(yàn)證了利用PIC單片機(jī)調(diào)制SPWM波的可行性。

1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上看主要由單片機(jī)控制電路、驅(qū)動(dòng)及逆變主電路組成。

1.1、單片機(jī)控制電路

1.1.1、PIC16F877A單片機(jī)主要功能簡(jiǎn)介

該系列單片機(jī)主要資源及功能有：

1）3個(gè)定時(shí)器，2個(gè)8位，1個(gè)16位；

2）8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，1個(gè)參考電壓發(fā)生器，2個(gè)模擬電壓發(fā)生器；

3）368字節(jié)（368mes;8位）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；

4）上電復(fù)位（POR），掉電復(fù)位（BOR）；

5）2個(gè)CCP模塊，具有捕捉、比較、脈寬調(diào)制功能；

6）有兩個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器TMR0、TMR2和一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器TMR1，其中TMR2帶有一個(gè)欲分頻器、一個(gè)后分頻器和一個(gè)周期寄存器。TMR2還是CCP模塊中PWM工作方式下的時(shí)基。

1.1.2、系統(tǒng)控制電路

本系統(tǒng)利用該系列單片機(jī)的CCP模塊CCP1和CCP2輸出兩路互補(bǔ)SPWM波，然后通過(guò)反相器產(chǎn)生四路信號(hào)送至驅(qū)動(dòng)電路。逆變輸出電壓具有穩(wěn)壓反饋功能，通過(guò)連接單片機(jī)RA0/AN0實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)控制電路如圖1所示。

1.2、驅(qū)動(dòng)及逆變主電路

本系統(tǒng)采用全橋逆變形式，驅(qū)動(dòng)及逆變主電路如圖2所示。當(dāng)Q1，Q4導(dǎo)通時(shí)，Q2，Q3斷開(kāi)；當(dāng)Q2，Q3導(dǎo)通時(shí)，Q1，Q4斷開(kāi)。驅(qū)動(dòng)芯片采用IR2110，此芯片具有光耦隔離和電磁隔離的優(yōu)點(diǎn)，懸浮電源采用自舉電路，獨(dú)立的功率地和邏輯地，使得芯片結(jié)構(gòu)更加可靠。

2、軟件設(shè)計(jì)

2.1、PWM周期設(shè)定

實(shí)驗(yàn)中，PIC單片機(jī)采用10MHz晶振，SPWM的頻率定為10kHz，因此單片機(jī)每執(zhí)行一個(gè)指令，周期為0.4us。PIC單片機(jī)CCP模塊產(chǎn)生SPWM需要TMR2定時(shí)器配合完成。其中占空比控制由寄存器CCPRxH和CCPRxL完成，PWM周期的設(shè)定由寄存器PR2控制，PWM周期計(jì)算公式如下：

（PWM）周期=（PR2+1）TImes;4TImes;ToscTImes;（TMR2）預(yù)分頻其中Tosc為1/10MHz，TMR2預(yù)分頻設(shè)為1：4，由此計(jì)算得PR2=62。

2.2、SPWM軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程

在MPLABIDE編譯環(huán)境下采用c語(yǔ)言進(jìn)行編譯，設(shè)置相關(guān)寄存器，使能TMR2定時(shí)器，從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，同時(shí)CCP模塊引腳輸出高電平。在PWM模式下，TMR2計(jì)數(shù)將同步進(jìn)行兩次比較：1）當(dāng)TMR2≥CCPRxL時(shí)，CCPx引腳輸出低電平；2）當(dāng)TMR2≥PR2時(shí)，TMR2被清零，CCPx引腳輸出高電平，PWM占空比從CCPRxL復(fù)制到CCPRxH中鎖存。同時(shí)TMR2的中斷標(biāo)志位被系統(tǒng)置高，即TMR2IF=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷程序。

程序中脈寬表共有100個(gè)數(shù)值，100個(gè)脈寬值對(duì)應(yīng)半個(gè)周期，存儲(chǔ)在單片機(jī)ROM中以供調(diào)用。中斷程序每運(yùn)行，更新脈寬值。當(dāng)計(jì)數(shù)Count≤100時(shí)，脈寬值存入CCPR1L中，CCPR2L=0；當(dāng)100

3、實(shí)驗(yàn)分析

逆變器接阻性負(fù)載，輸出穩(wěn)定的正弦波，輸出端檢測(cè)的電壓波形如圖4所示，此時(shí)電壓為224V，頻率50Hz，滿足工頻要求，且正弦性好。

4、結(jié)論

基于PIC單片機(jī)控制的正弦波逆變器，電路簡(jiǎn)單，成本低廉。采用軟硬結(jié)合