ARM控制逆变器电源电路设计方案
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2020-08-08
11:53:12
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ARM控制逆变器电源电路设计方案控制逆变器电源电路设计方案
本文将介绍一款基于ARM控制的逆变器电源电路设计方案及其应用。
本文将介绍一款基于ARM控制的逆变器电源电路设计方案及其应用。
系统总体方案
总体设计框图
如图1 所示， 逆变器系统由升压电路、逆变电路、控制电路和反馈电路组成。低压直流电源DC12V经过升压电路升压、整流
和滤波后得到约DC170V高压直流电，然后经全桥逆变电路DC/AC转换和LC滤波器滤波后得到AC110V的正弦交流电。
逆变器以ARM控制器为控制核心，输出电压和电流的反馈信号经反馈电路处理后进入ARM处理器的片内AD，经AD转换和数
字PI运算后，生成相应的SPWM脉冲信号，改变SPWM的调制比就能改变输出电压的大小，从而完成整个逆变器的闭环控
制。
1、SPWM方案选择
1.1、PWM电源芯片方案
采用普通的P W M电源控制芯片，如SG3525、TL494、KA7500等，此类芯片的优点是能够直接的产生脉宽调制信号，但是
它缺点是波形线性不好，而且振荡发生器是依赖充放电电路而产生波形，当要PWM芯片产生SPWM信号需要附加额外很多电
路。
1.2、CPU软件方案
采用CPU产生SPWM脉冲，如单片机、ARM或DSP等，此种方法的优点是脉宽可以通过软件的方式来调节，不仅精度较高，
而且外围电路也很简单便宜。
终上所述，选择STM32F107(ARM)完成SPWM脉冲的产生和整个逆变器的控制。
2.系统硬件电路设计
2.1 CPU控制器
CPU 是整个逆变器的核心部分，主要负责反馈信号的采集、数字PI闭环计算、PWM波输出、参数设置和外部通信。CPU采用
的是ST公司最新推出的 STM32F107系列ARM芯片。该系列芯片采用ARM公司32位的Cortex M3为核心，最高主频为
72MHz,Cortex核心内部具有单周期的硬件乘法和除法单元，所以适合用于高速数据的处理。芯片具有三个独立的转换周期，
最低为1μs的高速模数转换器，三个独立的数模转换器带有各自独立的采样保持电路，所以特别适合三相电机控制、数字电源
和网络应用。芯片还带有丰富的通讯单元，包括1个以太网接口、5个异步串行接口、1个USB从器件、1个CAN器件、I2C和
SPI等模块。
2.2 驱动和逆变电路
逆变主电路如图2所示采用基于H桥的单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路主要由Q1、Q2、Q3、Q4四个MOSFET构成。在
AC于OUT之间如果加入负载就构成了逆变回路。控制Q1、Q2、Q3、Q4按一定的顺序导通、截止就能够得到所要的正弦波
形。
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