SPWM信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

SPWM信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)SPWM信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)PAGEPAGE1SPWM信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)SPWM信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)(安陽(yáng)師范學(xué)院物電學(xué)院,河南安陽(yáng)455000）摘要：隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,逆變電路在現(xiàn)實(shí)生活中的重要越來越凸顯，SPWM控制技術(shù)更是以在交流調(diào)速變頻器和不間斷電源中獲得了廣泛的應(yīng)用，且取得廣泛而成功的應(yīng)用.本系統(tǒng)采用比較和振蕩電路來產(chǎn)生帶一定死區(qū)延時(shí)的SPWM信號(hào)波，以給逆變主電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。采用模擬電路來產(chǎn)生帶有一定死區(qū)延時(shí)的SPWM信號(hào),系統(tǒng)主要由SPWM產(chǎn)生電路模塊以及保護(hù)電路組成，采用以分立元件ICL8038和CD4538組成的比較和振蕩電路產(chǎn)生SPWM信號(hào)，以單片集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038為核心，首先產(chǎn)生頻率可以從0。001HZ到500KHZ范圍變化的三角波和正弦波，通過集成運(yùn)算放大器LM311比較后再通過一個(gè)非門即可得到上下兩路互補(bǔ)對(duì)稱的SPWM波形.為了使最后得到的SPWM波形帶有一定的死區(qū)延時(shí)時(shí)間，在電路設(shè)計(jì)上將波形分別通過以單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4528為核心的外圍電路以產(chǎn)生幾微秒死區(qū)時(shí)間以供給驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)逆變器開關(guān)管關(guān)和斷,改變信號(hào)發(fā)生器的頻率和幅值就可以改變SPWM的頻率和調(diào)制比，從而改變波形的頻率和幅度;關(guān)鍵詞：SPWM；ICL8038；死區(qū)延時(shí);CD45381前言1.1課題簡(jiǎn)介新型電力電子器件和高性能微處理器的出現(xiàn)和發(fā)展，使得PWM技術(shù)已成為電力電子技術(shù)中非常重要的組成部分,而且全控型電力電子器件驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，在中大容量整流和逆變電路領(lǐng)域如家用電器、辦公設(shè)備電源、汽車電器及高科技領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PWM控制技術(shù)在逆變電路中的廣泛而成功的應(yīng)用，使PWM技術(shù)在整流電路中也開始應(yīng)用，并顯示了突出優(yōu)越性,而SPWM控制技術(shù)可以很好的控制逆變電路中開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而得到良好的輸出波形。1。2電力電子簡(jiǎn)介隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，正弦波輸出變壓變頻電源已被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中,與此同時(shí)對(duì)變壓變頻電源的輸出電壓波形質(zhì)量也提出了越來越高的要求。對(duì)逆變器輸出波形質(zhì)量的要求主要包括兩個(gè)方面：一是穩(wěn)態(tài)精度高；二是動(dòng)態(tài)性能好。因此，研究開發(fā)既簡(jiǎn)單又具有優(yōu)良動(dòng)、靜態(tài)性能的逆變器控制策略,已成為電力電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了晶閘管（SCR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO)、晶體管（BJT）、絕緣柵晶體管（IGBT）等階段。目前正向著大容量、高頻率、易驅(qū)動(dòng)、低損耗、模塊化、復(fù)合化方向發(fā)展,與其他電力電子器件相比，IGBT具有高可靠性、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、保護(hù)容易、不用緩沖電路和開關(guān)頻率高等特點(diǎn)，為了達(dá)到這些高性能,采用了許多用于集成電路的工藝技術(shù)，如外延技術(shù)、離子注入、精細(xì)光刻等.IGBT最大的優(yōu)點(diǎn)是無論在導(dǎo)通狀態(tài)還是短路狀態(tài)都可以承受電流沖擊.它的并聯(lián)不成問題,由于本身的關(guān)斷延遲很短，其串聯(lián)也容易。盡管IGBT模塊在大功率應(yīng)用中非常廣泛，但其有限的負(fù)載循環(huán)次數(shù)使其可靠性成了問題，其主要失效機(jī)理是陰極引線焊點(diǎn)開路和焊點(diǎn)較低的疲勞強(qiáng)度，另外絕緣材料的缺陷也是一個(gè)問題。在現(xiàn)有的正弦波輸出變壓變頻電源產(chǎn)品中，為了得到SPWM波，一般都采用雙極性調(diào)制技術(shù)。該調(diào)制方法的最大缺點(diǎn)是它的4個(gè)功率管都工作在較高頻率（載波頻率)，從而產(chǎn)生了較大的開關(guān)損耗，開關(guān)頻率越高，損耗越大。本次課程設(shè)計(jì)研究采用模擬電路產(chǎn)生逆變所需SPWM控制信號(hào),通過該模擬電路給單相橋式逆變主電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào).1。3設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1。3。1主要內(nèi)容:1。設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生兩路SPWM信號(hào)的系統(tǒng)，為逆變主電路提供控制信號(hào)；2.產(chǎn)生的SPWM波帶有幾微秒的死區(qū)時(shí)間；3.制做相關(guān)電路及裝置；4。結(jié)合逆變主電路進(jìn)行整體調(diào)試;1.3.2主要技術(shù)指標(biāo):1。以實(shí)用、易用、成本低為目的，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)所列出的功能及參數(shù)；2.基本技術(shù)指標(biāo)：生成兩路SPWM信號(hào)；3.發(fā)揮部分功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的保護(hù)，程控調(diào)節(jié)信號(hào)頻率,擴(kuò)展鍵盤輸入、顯示功能。2系統(tǒng)方案論證由于本課題與單相橋式逆變電路是相關(guān)配套課題，即：該課題為單相橋式逆變主電路提供兩路SPWM控制信號(hào)。把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接收調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過調(diào)制得到所需要的PWM波形，載波一般采用等腰三角波,當(dāng)它與任何一個(gè)平穩(wěn)變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如果在交點(diǎn)時(shí)刻控制逆變器件IGBT或者M(jìn)OSFET的通斷,就可以得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，這正好符合PWM控制的要求，當(dāng)調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)所得到的便是SPWM波形。SPWM的產(chǎn)生方式又分多種:方案一:采用數(shù)字化規(guī)律采樣法，將正弦波信號(hào)和三角波信號(hào)分別存于ROM中，然后將正弦波數(shù)據(jù)與三角波數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，輸出兩路SPWM信號(hào)，隨著近幾年來PLD器件不斷換代更新，結(jié)合數(shù)字頻率合成技術(shù)DDS，產(chǎn)生一種新的SPWM形成方法，推動(dòng)了變頻技術(shù)發(fā)展。DDS技術(shù)是一種直接數(shù)字合成方法，不需要震蕩和鎖相環(huán)節(jié),直接將波形函數(shù)進(jìn)行數(shù)字離散化，以時(shí)間為地址，幅度為量化數(shù)據(jù),依次存入波形存儲(chǔ)器,使連續(xù)的數(shù)據(jù)流通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生需要的波形.DDS使用基準(zhǔn)時(shí)鐘和相位累加技術(shù)控制存儲(chǔ)器地址的變化，從而達(dá)到控制輸出波形的相位，頻率，幅度的變化。以往的DDS大多使用專用芯片,然而在某些場(chǎng)合，專用DDS芯片在控制方式、調(diào)節(jié)頻率等方面與系統(tǒng)的要求差距很大,需要一種更加靈活的控制方式來達(dá)到這種要求。FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)以其可靠性高、功耗低、保密性強(qiáng)、靈活的程序設(shè)計(jì)等特點(diǎn),在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師可根據(jù)自己的需要設(shè)計(jì)專用集成電路芯片（ASIC)。簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組成，同時(shí)極大的提高了系統(tǒng)組態(tài)的靈活性。目前市場(chǎng)上常用的FPGA芯片中都包括幾K字節(jié)的靜態(tài)RAM，這樣的設(shè)計(jì)完全符合了DDS技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)空間的要求,從而利用DDS技術(shù),可在FPGA內(nèi)部完成SPWM正弦脈寬調(diào)制波的形成。在具體程序設(shè)計(jì)時(shí)，使用Altera公司的MAX+PLUSII軟件。采用此方案價(jià)格較貴，不符合性價(jià)比的要求。方案二：利用具有的PWM發(fā)生電路的專用微處理器芯片（如80C196MC、TMS320F240等）產(chǎn)生PWM調(diào)制波，采用此方案同樣價(jià)格較貴，不符合性價(jià)比的要求。方案三：采用比較和振蕩電路產(chǎn)生SPWM信號(hào)，即利用模擬電路對(duì)三角載波與正弦調(diào)制波進(jìn)行比較，采用以分立元件ICL8038和CD4538組成的比較和振蕩電路產(chǎn)生SPWM信號(hào)，以單片集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038為核心，首先產(chǎn)生頻率可以從0.001HZ到500KHZ范圍變化的三角波和正弦波，通過集成運(yùn)算放大器LM311比較后再通過一個(gè)非門即可得到上下兩路互補(bǔ)對(duì)稱的SPWM波形。為了使最后得到的SPWM波形帶有一定的死區(qū)延時(shí)時(shí)間，在電路設(shè)計(jì)上將波形分別通過以單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4528為核心的外圍電路以產(chǎn)生幾微秒死區(qū)時(shí)間,CD4528或者CD4538的Q和Q非輸出有緩沖，輸出特性對(duì)稱。該器件工作時(shí)，需外接一個(gè)電阻Rx和一個(gè)電容Cx，調(diào)節(jié)Rx和Cx數(shù)值，可得到兩個(gè)不同寬度地單穩(wěn)態(tài)脈沖，既可以調(diào)節(jié)Rx和Cx數(shù)值久可以改變死去時(shí)間，就可以并且傳輸延遲時(shí)間不受Rx和Cx變化地影響。最后產(chǎn)生上下互補(bǔ)對(duì)稱的且?guī)в?-4微秒死區(qū)延時(shí)的SPWM波形以供給驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)逆變器開關(guān)管關(guān)和斷，改變信號(hào)發(fā)生器的頻率和幅值就可以改變SPWM的頻率和調(diào)制比，從而改變波形的頻率和幅度;在這幾種方法中，模擬比較法特點(diǎn)是：電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,成本低廉，但與數(shù)字控制器接口不便，難以滿足復(fù)雜要求。后者雖然簡(jiǎn)單，但是成本較貴。綜合上述三種系統(tǒng)方案，考慮到題目對(duì)頻率要求和成本等因素，最后采用模擬比較法來產(chǎn)生SPWM脈沖,以滿足逆變主電路對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求。以下部分將詳細(xì)介紹采用模擬電路產(chǎn)生SPWM信號(hào)波的原理及軟件仿真實(shí)現(xiàn).3仿真結(jié)果3.1載波和調(diào)制信號(hào)波的protues仿真信號(hào)發(fā)生電路以單片集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038為核心組成,該芯片僅需很少的外部元件就可以正常工作，用于發(fā)生正弦波、三角波、方波等，通過調(diào)節(jié)外接電容C1可以使頻率從0。001HZ到500KHZ范圍變化.以下是仿真部分:三角波仿真原理圖仿真階段經(jīng)過多次參數(shù)調(diào)整，當(dāng)選擇以上各參數(shù)時(shí)得出三角波形較為理想,以下是仿真結(jié)果：三角波仿真波形圖正弦波仿真原理圖仿真階段經(jīng)過多次參數(shù)調(diào)整，當(dāng)選擇以上各參數(shù)時(shí)(C1取400-2000pf)得出50HZ正弦波形較為理想，以下是仿真結(jié)果:正弦波仿真波形圖3。2SPWM信號(hào)波的multism仿真4模擬電路產(chǎn)生SPWM電路設(shè)計(jì)通過以上對(duì)主電路的仿真，從而驗(yàn)證了該方案的理論的正確性，以下部分是對(duì)SPWM電路原理的具體實(shí)現(xiàn)。4。1PWM控制的基本原理PWM(PulseWidthModulation)控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論;沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同，上述原理稱為面積等效原理。沖量即指窄脈沖的面積.如果把各輸出波形用傅里葉變換分析，則其低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。以正弦PWM控制為例。把圖6-3a的正弦半波分成N等份，就可把其看成是N個(gè)彼此相連的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于/N，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線,各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化.如果把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替,使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積(沖量)相等，就得到圖6—3b所示的脈沖序列.這就是PWM波形?？梢钥闯龈髅}沖的幅值相等，而寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦波的負(fù)半周,也可以用同樣的方法得到PWM波形.像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱SPWM（SinusoidalPWM）波形。圖1.1圖1.1用PWM波代替正弦半波PWM波形可分為等幅PWM波和不等幅PWM波兩種。由直流電源產(chǎn)生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斬波電路和PWM逆變電路，其PWM波都是由直流電源產(chǎn)生，由于直流電源電壓幅值基本恒定，因此PWM波是等幅的。而斬控式交流調(diào)壓電路，矩陣式變頻電路，其輸入電源都是交流,因此所得到的PWM波也是不等幅的。不管是等幅PWM波還是不等幅PWM波,都是基于面積等效原理來進(jìn)行控制的,因此其本質(zhì)是相同的。PWM調(diào)制方式在PWM控制電路中，載波頻率ｆｃ與調(diào)制信號(hào)頻率ｆｒ之比N=ｆｃ/ｆｒ稱為載波比。根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式可分為異步調(diào)制和同步調(diào)制兩種.載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中,通常保持載波頻率fc固定不變，因而當(dāng)信號(hào)波頻率ft變化時(shí),載波比N是變化的。異步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在信號(hào)波的半個(gè)周期內(nèi),PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定,相位也不固定,正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱,半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱。這樣,當(dāng)信號(hào)波頻率較低時(shí),載波比較大,一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多,正負(fù)半周期脈沖不對(duì)稱和半周期內(nèi)前后1/4周期脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影咱都較小,PWM波形接近正弦波。而當(dāng)信號(hào)披頻率增高時(shí),載波比N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱的影響就變大,有時(shí)信號(hào)波的微小變化還會(huì)產(chǎn)生PWM脈沖的跳動(dòng)。這就使得輸出PWM波和正弦波的差異變大。對(duì)于三相PWM型逆變電路來說，三相輸出的對(duì)稱性也變差.載波比N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。同步調(diào)制的主要特點(diǎn)是:在同步調(diào)制方式中,信號(hào)波頻率變化時(shí)載波比N不變,信號(hào)波一個(gè)周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的,脈沖相位也是固定的.當(dāng)逆變電路輸出頻率很低時(shí),同步調(diào)制時(shí)的載波頻率fc也很低.fc過低時(shí)由調(diào)制帶來的諧波不易濾除。當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)也會(huì)帶來較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。當(dāng)逆變電路輸出頻率很高時(shí)，同步調(diào)制時(shí)的載波頻率fc會(huì)過高,使開關(guān)器件難以承受。此外,同步調(diào)制方式比異步調(diào)制方式復(fù)雜一些。為了克服上述缺點(diǎn)，可以采用分段同步調(diào)制得方法。即把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個(gè)頻段的載波比N一定,不同頻段采用不同的載波比.其優(yōu)點(diǎn)主要是，在高頻段采用較低的載波比，使載波頻率不致過高,限制在功率開關(guān)器件允許的范圍內(nèi).而在低頻段采用較高的載波比，以使載波頻率不致過低而對(duì)負(fù)載產(chǎn)生不利影響.PWM逆變電路的諧波分析PWM逆變電路可以使輸出電壓、電流接近正弦波，但由于使用載波對(duì)正弦信號(hào)波調(diào)制，也產(chǎn)生了和載波有關(guān)的諧波分量。這些諧波分量的頻率和幅值是衡量PWM逆變電路性能的重要指標(biāo)之一，因此有必要對(duì)PWM波形進(jìn)行諧波分析。這里主要分析常用的雙極性SPWM波形。同步調(diào)制可以看成是異步調(diào)制的特殊情況，因此只分析異步調(diào)制就可以了。采用異步調(diào)制時(shí)，不同信號(hào)波周期的PWM波形是不相同的，因此無法直接以信號(hào)波周期為基準(zhǔn)進(jìn)行傅里葉分析。以載波周期為基礎(chǔ)，再利用貝塞爾函數(shù)可以推導(dǎo)出PWM波的傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式，但這種分析過程相當(dāng)復(fù)雜，而其結(jié)論卻是很簡(jiǎn)單而直觀的。即:在不同調(diào)制度a時(shí)的單相橋式PWM逆變電路在雙極性調(diào)制方式下其PWM波中不含有低次諧波,只含有角頻率為Wc及其附近的諧波，以及2Wc、3Wc等及其附近的諧波。在上述諧波中，幅值最高的影響最大的是角頻率為Wc的諧波分量.上述分析都是在理想條件下進(jìn)行的。在實(shí)際電路中，由于采樣時(shí)刻的誤差以及為避免同一相上下橋臂直通而設(shè)置的死區(qū)的影響,諧波的分布情況將更為復(fù)雜。一般來說，實(shí)際電路中的諧波含量比理想條件下要多一些，甚至還會(huì)出現(xiàn)少量的低次諧波。一般情況下，Wc>>Wr，所以PWM波形中所含的主要諧波的頻率要比基波頻率高得多，是很容易濾除的。載波頻率越高，SPWM波形中諧波頻率就越高，所需濾波器的體積就越小。另外一般的濾波器都有一定得帶寬，如按載波頻率設(shè)計(jì)濾波器，載波附近的諧波也可濾除.SPWM信號(hào)產(chǎn)生電路采用自然采樣法即是正弦波作為調(diào)制波，三角波作為載波,通過三角波的調(diào)制得到SPWM的波形，采用模擬電路構(gòu)成三角載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路,用比較器來確定他們的交點(diǎn).在交點(diǎn)時(shí)刻來控制開關(guān)管通斷,生成SPWM波。其死去延時(shí)主要是由高精度的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4538完成,CD4538管腳和功能表如圖5所示。CD4538由兩個(gè)高精度可重觸發(fā)地單穩(wěn)態(tài)觸圖2CD4538的管腳和功能表圖3SPWM信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)器組成,Q和Q非輸出有緩沖，輸出特性對(duì)稱。該器件工作時(shí),需外接一個(gè)電阻Rx和一個(gè)電容Cx，調(diào)節(jié)Rx和Cx數(shù)值，可得到兩個(gè)不同寬度地單穩(wěn)態(tài)脈沖，既可以調(diào)節(jié)Rx和Cx數(shù)值久可以改變死去時(shí)間,就可以并且傳輸延遲時(shí)間不受Rx和Cx變化地影響。SPWM信號(hào)產(chǎn)生電路如圖6所示，其仿真輸出波形結(jié)果如圖7所示。圖4仿真輸出波形過電流保護(hù)電路過電流保護(hù)原理如圖10所示，圖中的電阻R17稱為檢測(cè)電阻,一般比較小，R13盡量大一點(diǎn)，可以忽略其對(duì)檢測(cè)電阻的分流作用。LM311接成電壓比較器的形式，5V基準(zhǔn)電壓通過R14、RP組成的分壓電路分壓后接入電壓比較器的同相端，作為給定基準(zhǔn)電壓,來自霍爾電流傳感器的逆變器輸入電流信號(hào)經(jīng)濾波電路后與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行較，正常工作時(shí)電壓比較器輸出高電平。短路發(fā)生時(shí)，逆變器輸入電流增加，使得霍爾電流傳感器輸電壓增加，電壓比較器輸入電壓大于基準(zhǔn)電壓,電壓比較器輸出由高電平變低電平,從而通過控制核心使驅(qū)動(dòng)信號(hào)迅速關(guān)斷。圖5。過電流保護(hù)電路4。6直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源是為SPWM信號(hào)產(chǎn)生電路提供工作電源,根據(jù)系統(tǒng)要求電源需要極小的紋波，因此在電源輸入端接電容,以進(jìn)一步濾除紋波，在輸出端接電容可以改善負(fù)載的瞬態(tài)影響,為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性將不同電壓等級(jí)的分開，按照設(shè)計(jì)要求和方案分析輸出的電壓等級(jí)有+15V、+5V，電路原理圖如圖11所示，交流電壓220V通過變壓器得到雙15V和雙7V的交流電壓，在經(jīng)過四個(gè)二極管進(jìn)行整流、4700uF/25V濾波電容濾波后供給2個(gè)集成穩(wěn)壓塊7815、7915，得到+15V的直流電壓。圖6+/-15V的直流穩(wěn)壓電源原理圖5重要芯片介紹電壓比較器選取為L(zhǎng)M311該LM311的電壓比較器設(shè)計(jì)運(yùn)行在更寬的電源電壓：從標(biāo)準(zhǔn)的±15V運(yùn)算放大器到單5V電源用于邏輯集成電路.其輸出兼容RTL，DTL和TTL以MOS電路.此外,他們可以驅(qū)動(dòng)繼電器，開關(guān)電壓高達(dá)50V,電流高達(dá)50mA。圖7LM311內(nèi)部封裝圖8LM311電氣特性：?jiǎn)纹珊瘮?shù)發(fā)生器ICL8038ICL8038是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時(shí)產(chǎn)生和輸出正弦波、三角波、鋸齒波、方波與脈沖波等波形；改變外接電阻、電容值可改變，輸出信號(hào)的頻率范圍可為0.001Hz～300KHz；正弦信號(hào)輸出失真度為1％；三角波輸出的線性度小于0.1%;占空比變化范圍為2%～98％；外接電壓可以調(diào)制或控制輸出信號(hào)的頻率和占空比(不對(duì)稱度）；頻率的溫度穩(wěn)定度（典型值）為120*10-6（ICL8038ACJD)～250*10-6（ICL8038CCPD）；對(duì)于電源，單電源（V+）:+10～+30V,雙電源(+V）(V-）:±5V～±15V。圖1-2是管腳排列圖，圖1—2是功能框圖。8038采用DIP—14PIN封裝，管腳功能如圖所示。管腳功能：112SINADJ1，SINADJ2正弦波波形調(diào)整端。通常SINADJ1開路或接直流電壓，SINADJ2接電阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和減小失真.2SINOUT正弦波輸出3TRIOUT三角波輸出4，5DFADJ1，DFADJ2輸出信號(hào)重復(fù)頻率和占空比（或波形不對(duì)稱度）調(diào)節(jié)端.通常DFADJ1端接電阻RA到V+,DFADJ2端接RB到V+,改變阻值可調(diào)節(jié)頻率和占空比。6V+正電源7FMBIAS調(diào)頻工作的直流偏置電壓8FMIN調(diào)頻電壓輸入端9SQOUT方波輸出10C外接電容到V—端,用以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率與占空比11V—負(fù)電源端或地13，14NC空腳6系統(tǒng)電路的調(diào)試6.1調(diào)試儀器TDS1002型60MHZ10GS/s雙通道數(shù)字存儲(chǔ)示波器，高精度數(shù)字萬用表，直流穩(wěn)壓電源。6。2調(diào)試方案（1)電路測(cè)試其測(cè)試步驟如圖13所示載波和載波和調(diào)制信號(hào)波電路SPWM(帶死區(qū))控制電路示波器輸出測(cè)試圖10電路測(cè)試步驟圖（2）指標(biāo)測(cè)試與數(shù)據(jù)記錄①基本要求測(cè)試測(cè)試結(jié)果如表1所示表1.基本要求測(cè)試功能測(cè)試測(cè)量結(jié)果理論結(jié)果相對(duì)偏差絕對(duì)值載波（三角波）的頻率基本實(shí)現(xiàn)0。001HZ—500KHZ無調(diào)制信號(hào)波(正弦波）的頻率基本實(shí)現(xiàn)50HZ無SPWM波的死區(qū)時(shí)間1-4μs2—4μs80％②發(fā)揮部分測(cè)試測(cè)試結(jié)果如表1所示表2。發(fā)揮部分測(cè)試功能測(cè)試測(cè)量結(jié)果理論結(jié)果相對(duì)偏差絕對(duì)值實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的保護(hù)不明顯能夠?qū)崿F(xiàn)略有偏差程控調(diào)節(jié)信號(hào)頻率無實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)其它6。3結(jié)果分析系統(tǒng)在測(cè)量輸出電壓方面指標(biāo)達(dá)到題目的基本和發(fā)揮部分要求，在輸出濾波電路中還存在一些問題，我們會(huì)在以后的設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)。6。4SPWM電路原理圖圖11載波和調(diào)制信號(hào)波產(chǎn)生電路6。5PCB圖圖12載波和調(diào)制信號(hào)波PCB圖13SPWM信號(hào)PCB結(jié)束語(yǔ)采用模擬電路來產(chǎn)生帶有一定死區(qū)延時(shí)的SPWM信號(hào)，系統(tǒng)主要由SPWM產(chǎn)生電路模塊以及保護(hù)電路組成，采用以分立元件ICL8038和CD4538組成的比較和振蕩電路產(chǎn)生SPWM信號(hào)，以供給驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)逆變器開關(guān)管關(guān)和斷，改變信號(hào)發(fā)生器的頻率和幅值就可以改變SPWM的頻率和調(diào)制比，從而改變波形的頻率和幅度；過流保護(hù)就是電流過大是使其輸出產(chǎn)生高電平，用其控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)斷，以達(dá)到保護(hù)開關(guān)管的目的。最終通過調(diào)試實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基本要求和部分發(fā)揮要求。通過這次專業(yè)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)會(huì)了理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，鍛煉了我們的動(dòng)手能力及分析問題和解決問題的能力，為我們以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ).參考文獻(xiàn)[1]王兆安.電力電子技術(shù)(第4版）,機(jī)械工業(yè)出版社.［2］陳堅(jiān).電力電子學(xué)（第2版）,高等教育出版社。[3]張一工，肖湘寧.現(xiàn)代電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用,科學(xué)出版社。致謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過程中得到了陳永超指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo).正是因?yàn)樗难普T、及時(shí)的答疑解惑、不斷傳授和講解與課題相關(guān)的新知識(shí)，才使本次畢業(yè)設(shè)計(jì)按時(shí)完成.老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，先進(jìn)的科研方法使我受益匪淺，這將對(duì)我今后工作、學(xué)習(xí)具有重要的指導(dǎo)作用.同時(shí)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還得到了許多老師、同學(xué)、室友的大力支持，在此我一并向他們致以誠(chéng)摯的感謝。SPWMsignalgeneratordesignZhouGuoLiang(anyangnormaluniversity,henanelectricinstituteofAbstract：Withthecontinuousdevelopmentofpowerelectronictechnology，invertercircuitsinreallife,themoreimportantishighlightedincontroltechnologySPWMinverterspeedcommunicationanduninterruptablepowergainedextensiveapplication,andobtainedwidelyandsuccessfullyapplied。ThissystemUSEScomparativeandoscillatingcircuittoproduceacertaindeathzoneofSPWMinverter，tosignalwavesignalcircuitprovidesdriver