基于PIC單片機(jī)的純正弦車載逆變電源設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的純正弦車載逆變電源設(shè)計(jì)福建工程學(xué)院黃靖摘要】設(shè)計(jì)一款以單片機(jī)為控制核心的車載逆變電源，單片機(jī)作為正弦脈沖寬度調(diào)制（刪）的控制器，提供穩(wěn)壓、欠壓保護(hù)等功能，把汽車蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變成純正弦交流電。關(guān)鍵詞】車載逆變電源正弦脈寬調(diào)制單片機(jī)引言通過隔離驅(qū)動(dòng)后控制逆變電路的功率開關(guān)器件，并實(shí)時(shí)檢測電壓電流，保證輸出電壓恒定，電池欠壓或過流時(shí)采取相應(yīng)措施報(bào)警及保護(hù)。鉚隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水品的不斷提高汽車逐漸進(jìn)入了大眾的家庭中，有車族們已經(jīng)不僅僅將汽車作為一種代步工具了，而開始將其作為一種享受生活的工具。有車族在戶外需要使用的電子設(shè)備越來越多，例如汽車音響、車用、車用冰箱、手提電腦、手機(jī)充

2、電器和各種電源適配器等等，而這些電子設(shè)備一般都需要用市電供電。汽車所能提供的電源是蓄電池，一般小車是因此要使用這些設(shè)備必須配備電源轉(zhuǎn)換器，即車載逆變電源。車載逆變電源一般使用汽車電瓶或者點(diǎn)煙器供電，將汽車蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變成一般電器所需要的交流電。在發(fā)達(dá)國家車載逆變電源是每輛車必須具備的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)配備這種轉(zhuǎn)換器的車輛還不足，加之每年汽車銷售揖居高不下，因而電源轉(zhuǎn)換器在國內(nèi)有很大的市場前景。圖車載逆變電源系統(tǒng)原理圖主電路原理及設(shè)計(jì)傳統(tǒng)車載逆變電源都是準(zhǔn)正弦波的逆變電源，也就是輸出的交流電是方波，多采用集成控制芯片控制逆變電路輸出，如或存在著輸出諧波大，效率低等問題適用的負(fù)載較窄。本文介紹了一

3、種輸出為穩(wěn)定、平滑的純正弦波的車載逆變電源，以單片機(jī)作為主控制器，產(chǎn)生逆變器的信號(hào)經(jīng)輸出濾波后可等到標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，同時(shí)具有穩(wěn)壓、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)等功能，使逆變電源的適用負(fù)載更廣。純正弦車載逆變電源系統(tǒng)原理升壓電路設(shè)計(jì)升壓電路采用推挽式變換電路。如圖所示，輸人端為蓄電池電壓（）。由變換將電壓逆變?yōu)楦哳l方波，經(jīng)高頻升壓變壓器升壓再整流濾波得到輸出端為。的直流電壓（）。變壓器。起隔離和傳遞能雖的作用。在開關(guān)管開通時(shí)，變壓器的繞組工作并耦合到副邊繞組；開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，向釋放能量；反之亦然。在輸出端，有電解電容和四個(gè)二極管構(gòu)成副邊整流濾波電路。純正弦車載逆變電源系統(tǒng)原理如圖所示主電路部分：蓄電池的直流電

4、通過升壓電路升壓為的高壓直流電逆變電路將高壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞑ǎㄟ^濾波后得到純正弦的交流電?？刂齐娐凡糠郑褐骺仉娐肥且缘模很破瑸榭刂坪诵?，該芯片是一款高性能的，僅含個(gè)單字節(jié)指令，帶有位，雙路輸出個(gè)定時(shí)劇數(shù)器，帶接口，個(gè)字節(jié)。×的存儲(chǔ)器。保密性好，其指令速度在外部晶振下，可達(dá)的指令周期。由產(chǎn)生兩路控制信號(hào)，圖推挽式變換電路年第期（總第期）萬方數(shù)據(jù)逆變電路設(shè)計(jì)升壓電路輸出的直流高壓通過逆變橋，把直流電壓變?yōu)榻涣麟妷?，再?jīng)過濾波電路得實(shí)現(xiàn)交流電，如圖所示。溉一。邕點(diǎn)稿圖全橋逆變電路主電路核心器件的選擇和參數(shù)計(jì)算電路中，輸入電壓一，輸入最大電流，考慮一倍的余茸。推挽電路開關(guān)管及耐壓不小于，

5、正向電流不小于，選用。變壓器副邊輸出整流橋由個(gè)高效整流二極管組成。濾波電容選用電解電容。升壓高頻變壓器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足在輸入電爪最低時(shí)副邊電壓經(jīng)整流后不小于逆變部分所需要的最低電壓，同寸輸入電壓最高時(shí)，副邊電壓不能過高，以免損壞元器件。同時(shí)也必須考慮繞線上的電壓降和發(fā)熱問題。選型鐵氧體磁芯，原副邊繞組為匝：匝。電路中對角的兩個(gè)開關(guān)管與或與作為一組，兩組開關(guān)輪流工作，在一個(gè)周期中的短時(shí)間內(nèi)，四個(gè)開關(guān)將均處于斷開狀態(tài)，即設(shè)定有死區(qū)時(shí)間，以防止開關(guān)管直通。濕然，通過開關(guān)管的電流較小，但要承受較高反向電壓，即高壓電壓峰值，加上一定余量一選擇，選擇為輸出逆變開關(guān)管，該管基本參數(shù)：，?？刂齐娐吩砑败浖O(shè)計(jì)控

6、制電路的主要功能是以為核心，產(chǎn)生信號(hào)控制全橋逆變器的四個(gè)功率管，同時(shí)保證輸出電壓在負(fù)載波動(dòng)的情況下快速穩(wěn)定，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控電池電壓、負(fù)載電流，對欠壓、過流等異?，F(xiàn)象進(jìn)行處理。咖控制信號(hào)的產(chǎn)生采用離線計(jì)算波形信號(hào)，計(jì)算出的實(shí)際脈寬轉(zhuǎn)換成計(jì)時(shí)步階后生成個(gè)值的正弦表存入的中以供調(diào)用，設(shè)置的頻率為，單片機(jī)外圍功能模塊的功能實(shí)現(xiàn)主要依靠相關(guān)寄存器值的設(shè)定，且以定時(shí)器（）作為的時(shí)基。相關(guān)寄存器的設(shè)置萬方數(shù)據(jù)如。周期的設(shè)定由寄存器設(shè)定（）周期（）（）預(yù)分頻為提高分辨率，預(yù)分頻設(shè)為：，由此計(jì)算得。定時(shí)器的控制寄存器設(shè)定因?yàn)轭l率高，周期短在每個(gè)周期內(nèi)完成脈寬的調(diào)整比較困難，故在此寄存器中設(shè)置后分頻為：，這樣每輸出

7、個(gè)相同脈寬的波后改變一次脈寬值。個(gè)模塊的控制寄存器及的設(shè)定的設(shè)置類似，選擇模塊作用于功能模式，即：。脈寬寫入寄存器寫入的脈寬值在下個(gè)周期開始時(shí)轉(zhuǎn)至，通過讀的脈寬值來改變脈寬。寄存器對應(yīng)于和的輸人輸出設(shè)置，應(yīng)設(shè)置為輸出形式，即的：。穩(wěn)壓及保護(hù)利用的位定時(shí)采集逆變器輸出電壓作為反饋，在內(nèi)部構(gòu)成電壓閉環(huán)，用軟件實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，保證零誤差調(diào)節(jié)，使輸出電壓有效值恒定，不受負(fù)載變化影響。為保證輸出電壓不至于在采樣誤差范圍內(nèi)頻繁跳動(dòng)，還必須應(yīng)用軟件濾波，對輸出電壓微調(diào)。電池電壓和負(fù)載電流的檢測信號(hào)也送人的電池欠壓時(shí)，發(fā)出利用中斷發(fā)出報(bào)警信號(hào)；負(fù)載過流時(shí)，一方面發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)封鎖信號(hào)，使輸出電壓下降為零，保護(hù)逆

8、變電源。樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果基于以上分析設(shè)計(jì)，制作了一臺(tái)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，在帶燈泡負(fù)載的實(shí)驗(yàn)條件下，測得輸出電壓波形如圖，實(shí)測電壓有效值為，空載時(shí)，電壓波動(dòng)率在正負(fù)以內(nèi)輸出波形為純正弦波。圖輸出電壓波形（下轉(zhuǎn)第頁）年第期（總第期）們有時(shí)甚至是按老百姓的經(jīng)驗(yàn)來治理水土流失的。因此要成立專門的機(jī)構(gòu)管理，以遏制生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢，控制人為造成的水土流失，使水土流失面積不再擴(kuò)大。在南浦溪的源頭劃分幾個(gè)水源自然保護(hù)區(qū)是保護(hù)南浦溪的治本之舉，要做的就是封山育林。上沒有林木，水就沒有了，很難想象源頭都沒水，會(huì)有清澈的溪流。對南浦溪這樣的情況，如能切實(shí)做好封山自然的恢復(fù)能力是很強(qiáng)的。茶園和果山的除草不得使用除草劑茶園及果園

9、種植的整地要求為使用割草機(jī)準(zhǔn)備了作業(yè)空間。要改變現(xiàn)有茶園、果山傳統(tǒng)的管理方式，改用除草機(jī)而不是使用除草劑來除草。因?yàn)槌輨┑拇罅渴褂脮?huì)導(dǎo)致地表裸露，很容易引起水土流失，而采用人工或割草機(jī)除草就不會(huì)出現(xiàn)這種情況。因?yàn)槿斯こ菁笆褂酶畈輽C(jī)保留了草的部分或全部根系，不會(huì)造成地表裸露，自然就很少水土流失。同時(shí)開設(shè)排洪溝和排水溝，防止成股雨水沖刷地表。對于新加大對南浦溪流域的科技投入，發(fā)揮科技的力量，以指導(dǎo)南浦溪的水土保持工作。加大宣傳、執(zhí)法力度水土保持有一系列的法律、法規(guī)，但由于宣傳不夠等原因人為造成水土流失的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，有些則是無意間造成的。由于水土保持工作有時(shí)眼前不一定就能見效，但對將來卻能產(chǎn)生

10、深刻的影響，需要加強(qiáng)宣傳教育，使水保觀念深入人心，增強(qiáng)守法的自覺性；另一方面，要加大水保行政執(zhí)法力度，對違法造成的破壞要嚴(yán)厲打擊，對施工過程中造成的損失要追究責(zé)任。由于現(xiàn)在各部門主導(dǎo)開發(fā)，有時(shí)置水土流失于不顧，造成相當(dāng)嚴(yán)重的水土流失，這些泥沙大部分都流到南浦溪里。年，瞿南高速公路項(xiàng)目部水保工作沒到位，環(huán)保監(jiān)理也沒到位，造成大黽泥土流入南浦溪，還造成畝稻田被工程棄土淹埋，導(dǎo)致村民集體上訪。另外，還要加大執(zhí)法力度，杜絕毒魚、炸魚和電魚現(xiàn)象，并使違法者受到懲罰。加大治理資金投入盡管國家近年來加大了對水土保持與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的投入力度，但跟廣大的水土流失面積以及治理任務(wù)的艱巨性相的茶園、果園項(xiàng)目則必須有

11、全套的環(huán)保設(shè)計(jì)方案，把水土流失減少到最低程度。結(jié)語總之，南浦溪水土流失的防治任重道遠(yuǎn)。多年來，各級(jí)政府對南浦溪的不同河段的水災(zāi)、水土流失的形成機(jī)制、發(fā)生過程、發(fā)展趨勢以及對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響作用做了有效的探索，開展了忠信、仙陽、南浦、富嶺和石陂等鄉(xiāng)鎮(zhèn)小流比，國家投入的資金十分有限。長期以來，南浦溪的水土保持工作在艱難中前進(jìn)，資金投入較少，治理的質(zhì)囂與進(jìn)度難以保證，出現(xiàn)局部改善、整體惡化的局面。鄉(xiāng)鎮(zhèn)只設(shè)兼職水域綜合治理、水土保持措施及其優(yōu)化配置；建設(shè)了以減少徑流、攔蓄泥沙為重點(diǎn)的各種水保工程措施。一些河段基本控制水土流失，水土保持和防災(zāi)減災(zāi)工作取得了顯著成效。相保員，無專職編制只有做事的義務(wù)，無

12、任何待遇，顯然不適應(yīng)南浦溪水土保持的要求。信經(jīng)過幾代水保人的努力，南浦溪的水土流失是能夠治好的，能夠?yàn)殚}江注入源源不斷的活力。劃定自然保護(hù)區(qū)，消除客觀因素造成的水土流失由于現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具及鏟車、挖掘機(jī)的使用原來幾乎不能人工作業(yè)的天然林?，F(xiàn)在都遭到砍伐，動(dòng)植物群落遭破壞，真正意義上的原始森林所存不多?？撤ズ蟮纳綀觥＜磪⒖嘉墨I(xiàn)【】姚文藝，彭乃志水土保持治理對河道系統(tǒng)影響研究若，題【】泥沙研究，（）【劉娟水土保持發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)及建議們水利經(jīng)濟(jì)，（）【】南平市水土保持工作簡介南平市水利信息網(wǎng)使種上人工經(jīng)濟(jì)林。三至五年內(nèi)水土流失最嚴(yán)重也最容易造成水災(zāi)。要嚴(yán)格落實(shí)國家天然林保護(hù)措施南浦溪兩側(cè)縱深米內(nèi)不得

13、砍伐的規(guī)定?？梢钥紤]把南浦溪兩側(cè)米范圍內(nèi)的不允許砍伐的林地用紅線劃出來，由林業(yè)派出所或（上接第頁）結(jié)論參考文獻(xiàn)【】陳道煉一逆變技術(shù)及其應(yīng)用【】北京：機(jī)械工業(yè)出版社【】劉風(fēng)君正弦波逆變器【】北京：科學(xué)出版社【】陳國先單片機(jī)原理與接口技術(shù)【】北京：電子工業(yè)出版社本文設(shè)計(jì)了一種高性能的車載逆變電源，采用單片機(jī)作為主控芯片產(chǎn)生信號(hào)，輸出電壓為純正弦波，對車載逆變電源進(jìn)行了完善的保護(hù)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，制作的車載逆變電源，所設(shè)計(jì)的電路基本能完成的測試功能，克服了傳統(tǒng)的車載逆變電源只能產(chǎn)生方波交流電的缺點(diǎn)，提高了電源的適用范圍?！尽筷悋首冾l調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù)【】北京：機(jī)械工業(yè)出版扎【董改花，馮浩雙極性波形生成法開關(guān)點(diǎn)計(jì)算及其諧波分析【】電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，（）年第期（總第期）萬方數(shù)據(jù)基于PIC單片機(jī)的純正弦車載逆變電源設(shè)計(jì)作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次數(shù)：黃靖福建工程學(xué)院海峽科學(xué)CHANNEL SCIENCE2008，(8)0次參考文獻(xiàn)(5條)1.陳道煉 DC-AC逆變技術(shù)及其應(yīng)用 20032.劉風(fēng)君 正弦波逆變器 20023.陳國先 PIC單片機(jī)原理與接口技術(shù) 20044.陳國呈 PWM變頻調(diào)速及軟開關(guān)電力變換技術(shù) 2001相似文獻(xiàn)(1條)介紹了基于PIC單片機(jī)的逆變器