摘要:文中基于單片機控制技術,用功率MOS晶體管構成功率輸出級,設計了一個三相變頻電源,實現從直流到交流的變換。該電源不但轉換效率較高,并且三相交流電輸出的頻率以及電壓等參數均可靈活調節,可以應用到需要小功率三相變頻電源的場合。
關鍵詞:變頻技術;MOS驅動;全橋電路;隔離控制
在實驗室中或者在家庭的某些特殊場合經常會用到三相交流電源,而如果室內配電沒有三相電源,那么就會給我們的實驗或者生活帶來很大的麻煩,針對此問題,本文提出了一種簡單并且易于實現的三相逆變電路,可以輸出三相變流電,并且具有輸出電壓以及輸出頻率等參數可以靈活調節的特點。
1 設計原理
傳統的方式是用晶體管和變壓器購成自激振蕩電路,再通過變壓器的次及輸出。以這種方式實現的電路由于晶體管工作在線性狀態,所以通常效率較低。本文將介紹一種數字方式實現的逆變電源,相比傳統的方式效率有很大的提高,而且應用中也更加的靈活方便,電路工作過程中也更加的穩定可靠。總體的設計思路如圖1所示。
本系統由一個穩壓的直流電源供電,可以解決AC變換器設計穩壓電路困難的問題。橋式功率輸出級在SPWM信號發生模塊的控制下,輸出占空比隨時間變化方波。如果再用LC低通濾波器把SPWM中的載波濾掉就可以得到正弦信號。
直流穩壓電源的電壓決定了輸出交流的電壓,交流電的輸出電壓UO與直流供電電壓UD府在下面的關系:
即直流供電電壓取要輸出交流電壓的峰值,在重負載的情況下可能取值還更大一點。
基于上述的理論,要實現設計主要的工作就是SPWM信號的產生以及功率輸出級的設計。
2 電路的實現
2.1 SPWM信號的產生
首先,要產生三路SPWM信號,并且這三路信號要彼此有120°的相位差。這部分可以用FPGA或者MCU編程實現,用軟件來實現可以非常靈活地實現各種控制,為本設計實現輸出頻率可調節,調制的載波的頻率可調節提供了方便。
本設計采用單片機XC164S定時器硬件來產生精確的SPWM信號。定時器T12配置為循環模式,通過改變定時器的初始值,可以改變PWM的周期,從而可以控制電機的轉速。同時T12的三路通道比較模式可以裝入三路相位差為120°的比較值,同時每路的比較的輸出值設置成兩個不同的翻轉,這樣就可以控制上下兩個MOS管的導通,同時通過設置死區時間,可以使一個橋臂上兩只MOS管不同時導通,保護MOS管不被損壞。