一种基于单片机的正弦波输出逆变电源的设计

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。 一种基于单片机的正弦波输出逆变电源设计，主要应用于将低压直流电源转换为标准的220V、50Hz交流电，适用于工业和民用领域，尤其是在太阳能电池等新能源的应用中。该设计的核心在于采用单片机进行控制，以实现高效率和精确的正弦波形输出。 电源的主电路由推挽升压电路和全桥逆变电路两部分组成。推挽电路利用SG3525芯片进行控制，通过调整开关管S1和S2的导通状态，在变压器原边产生高频交流电压，经过升压、整流和滤波后，为后续的逆变电路提供约370V的直流电压。全桥逆变电路由S3到S6四个开关管构成，采用正弦脉宽调制（SPWM）技术，输出经过电感L和电容C2滤波，形成220V、50Hz的正弦波交流电。高频变压器在此过程中起到隔离前后级的作用，确保系统的安全运行。 在控制策略上，推挽升压电路采用闭环反馈，通过采样变压器绕组电压进行控制，而逆变部分则由单片机（如PIC16C73）进行数字化SPWM控制。单片机采样直流母线电压进行电压前馈，并结合电流采样实现反馈控制，确保输出电压的稳定性和准确性。此外，该电源还具备多种保护功能，包括输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，以及过热保护，显著提高了电源的可靠性和安全性。 对于硬件选型，例如开关管IRFZ48N，因其耐压和电流特性适合用于推挽电路；而逆变桥的开关管IRF840则满足了输出功率和电流的需求。高频变压器的设计需考虑输入电压范围、输出电压需求以及元件的耐压和温升限制。滤波电感和电容的选择则基于谐振频率和时间常数计算，以确保有效的滤波效果。 数字化SPWM控制方法中，正弦脉宽调制通过比较正弦波与三角波来生成脉冲宽度随正弦波变化的脉冲序列，以此实现线性调压并抑制谐波。单极性SPWM和双极性SPWM是两种常见的调制方式，前者适合全桥电路，后者则适用于半桥和全桥电路，且在选择频率比K时需考虑减少谐波的影响。 这种基于单片机的正弦波输出逆变电源设计，集成了高效变换、精准控制和多重保护，不仅能够满足不同场合的交流电源需求，而且具有良好的稳定性和安全性，适应了现代电力系统对清洁能源转换和控制的高要求。