基于波形发生器的三相spwm正弦脉宽调制电路设计

《基于波形发生器的三相spwm正弦脉宽调制电路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要本设计介绍一种以80C196KC单片机为控制核心的SPWM正弦脉宽调制电路。80C196KC单片机能产生3相6路互补的PWM信号,结合该单片机运算速度快、集成度高、功能强大的特点,实现了PWM触发脉冲的精确控制。该系统主要整流电路，滤波电路，逆变电路、驱动隔离电路、电源电路、保护电路以及单片机最小系统组成。通过软件编程的方法，产生正弦脉冲宽度调制波形来控制绝缘栅双极晶体管的导通和关断，从而达到控制异步电动机转速的目的。关键词：80C196KC；SPWM；单片机最小系统；逆变电路目录第1章绪论1第2章SPWM变频调速系统基本原理22.1SPWM变频调速系统基本原理2

2、2.2常见SPWM信号产生方法3第3章硬件设计43.1系统硬件设计总方案的确定43.2带有波形发生器的微处理器芯片的选择53.3主电路的设计63.3.1三相电压型桥式逆变电路63.3.2SPWM主电路的设计73.4隔离和驱动电路83.4.1抗干扰电路83.4.2光耦隔离驱动电路83.5电源稳压电路93.6过流过压保护电路113.7系统总的硬件电路图12第4章软件的设计134.1系统软件设计流程图134.2SPWM波的产生144.3调速信号检测15第5章课程设计总结17参考文献18第1章绪论二十世纪末以来，电力电子技术及大规模集成电路有了飞速的发展，在此技术背景下SPW

3、M电路构成的变频调速系统以其结构简单、运行可靠、节能效果显著、性价比高等突出优点而得到广泛应用。为了提高整个系统的控制效果，高性能SPWM脉冲形成技术一直是人们不断探索的课题。而模拟电路和数字电路等硬件电路来产生SPWM波形是一种切实可行的方法，但是这种方法控制电路复杂、抗干扰能力差、实时调节比较困难。随着集成电路技术的飞速发展，特别是单片机功能的日益强大和成熟，使得以前需要昂贵的专用SPWM芯片产生SPWM，现在用单片机产生SPWM已成为可能。本文介绍了一种利用80C196KC单片机实现输出频率可变SPWM波形的方法。SPWM技术的基本原理是利用一个三角波载波和一个

4、正弦波进行比较，得到一个宽度按正弦规律变化的脉冲序列，用它们来驱动逆变器件的开关转换。在本课题里对目前产生SPWM的各种算法进行比较和研究。选择一种合适的算法面积等效法来实现正弦波脉宽调制，同时对当前最有前途的功率器件绝缘栅双极晶体管IGBT的性能，保护电路和驱动电路进行了探讨。利用80C196KC单片机为控制核心产生SPWM波，经过保护、隔离、驱动电路后的SPWM波，控制三相全桥逆变电路产生一个频率和电压都可调的交流输出，经滤波电路后供给负载使用。第2章SPWM变频调速系统基本原理2.1SPWM变频调速系统基本原理PWM的原理，就是面积等效原理，在采样控制理论中有一

5、个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。所以可用等幅值的不同宽度的脉冲来等效一些想要的波形。PWM技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或电压脉冲周期以达到改变电压的目的，或者通过控制电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期以达到变压和变频的目的。变频调速中，前者主要应用于PWM斩波（DC－DC变换），后者主要应用于PWM逆变（DC－AC变换）。PWM脉宽调制是利用相当于基波分量的信号波（调制波）对三角载波进行调制，以达到调节输出脉冲宽度的目的。相当于基波分量的信号波（调制波）并不一定指正

6、弦波，在PWM优化模式控制中可以是预畸变的信号波，正弦信号波是一种最通常的调制信号，但决不是最优信号。根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，而这种的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称为SPWM（SinusoidalPWM）波形。当前逆变电源的控制技术中，滞环控制技术和SPWM控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。滞环控制技术开关频率不固定，滤波器较难设计，且控制复杂，难以实现；SPWM控制技术开关频率固定，滤波器设计简单，易于实现控制。当二者采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略时，均能够输出高质量的正弦波，且系统拥有良好的动态性能.2.

7、2常见SPWM信号产生方法方案一：模拟调制器法。该方法由正弦调制波发生电路、三角载波发生电路和模拟电压比较器三部分组成。而这种控制电路要实现调频、调压都离不开CPU、EPROM、A／D、D／A转换器等。所以该电路复杂、器件分散性大、可靠性差。方案二：专用芯片法。如英国Mulend公司的HEF4752和德国西门子公司的SLE4520等。该方法的优点是电路集成度高、可靠性高，缺点是无法全面实现对调速系统的反馈控制、监视管理和保护工作，故一般也要配合单片机实现。方案三：软件生成法。该方法要考虑指令功能、存储容量和运算速度是否影响实时性，如采用89C51单片