通用型正弦波逆变器控制器

2023-04-22 14:28:58 电源网论坛

简单介绍一下控制器基本功能;主要是为正弦波逆变器设计,驱动部分采用隔离电源,光耦隔离带负压关短,过流保护电流采样采用霍尔互感器+运放+393;过流保护采用窗口比较器直接连接SPWM信号封锁,单片机PWM输出+硬件与门电路封锁+二极管上管封锁,预备后期做无桥Boost升压充电;后再加4个独立的与门+二级管隔离构成过流硬件封锁,最后接达林顿管,将PWM信号反转接入光耦输入信号;稳压反馈,市电采样均采用隔离变压器,电路简单,安全可靠,唯一缺点就是市电检测线性度差点,需要有软件做阶梯校准,逆变反馈有稳压牵制,220V±20V,线性度没问题,不影响够用,板内带有过零点检测电路,最简单的光耦电路,用于市电频率采集,锁频锁相用,留有继电器切换接口,做UPS不间断电源用,基本电路就这些。


(资料图片)

电路做的比较复杂,一时为了保护性能好点,二是为了出现炸管是好修点,不至于像自举2110驱动一样出现炸管就是一大片,整个电路全军覆没,CPU都干坏了,个人不太喜欢,三是为了减少CPU的工作量,软件做核心的东西,配合硬件合理搭配,做出精品。毕竟软硬结合才是王道,也就像太极阴阳相辅相成,扯远了,不好意思。主要是我用的是8位单片机,跑不了太快,资源有限!

显示屏用的是淘晶池的2.8寸触摸屏,因为实际产品应用每家都不可能一样,我自己测试就简单点,不设计画板了,留有RS232接口,供客户自己设计显示屏。

下面为大家分享电路图和测试结果

最简单的过零检测电路

这个是过零点送到单片机的信号,根据这个计算市电频率和相位参考,实现跟踪

单片机启用下降沿触发计数,算出来的数值转换成实际频率就可以算出市电频率了,有了市电频率后,要想市电逆变跟踪,首先要把逆变输出频率调整到和电网频率一致,而后才是跟踪调整,相位跟踪同样也是低电平触发信号查询当前的逆变相位,如果超前就向后移动,如果邂逅就向前移动,还有个知识点就是跟踪相位调整,也叫补偿,程序运行必须高于SPWM逆变输出程序,否则永远也跟踪不上,原因很简单,捡重要的活先干,主次分明,软件设计之前必须思路明确,搞好上下级关系。

这个是跟踪成功后的波形,黄色为逆变波形,蓝色为市电波形,相位跟踪是每个正弦波周期都要工作的,不是启动是跟踪一次,也不是过多长时间或者隔几个正弦波周期,记得之前电源网别的帖子里有朋友问过,在这顺便说一下。

这几张图就是完成锁相的渐变过程,相位差由大慢慢变小,最后两者重合。

上图所示,黄色逆变波形,蓝色市电波形,逆变波形明显邂逅于市电波形,此刻软件就要向前调整逆变相位,怎么向前调整,假设目前SPWM用的是查表法,查表步进值就得减值了,使其在180度的某一个角度停留,当然停留的时间不能过长,不然逆变输出波形会畸变,为什么说是停留,因为不同的中断程序各跑各的,相位跟踪在调整逆变相位,SPWM步进也在查表,走一步退一步等于没走。

如图所示,黄色为逆变波形,蓝色为市电波形,逆变超前于市电波形,此刻软件同样做出相位调整,还是以查表法来说,查表不步进值就得增加,相位跟踪加一步,SPWM查表加一步,等于比原来步进值多走了一步,一共两步,逆变相位就自然往后走了。

再说说这个相位补偿,因为单片机的程序运行速度和主次关系,肯定存在这误差,即使同频同相,相位差有时候也不一定是0,还有就是硬件电路的误差,过零信号的上拉电阻和滤波电容都有关系,一般的相位误差不会超多正弦波半波周期点数的1/2;如果误差太大,那就有可能是硬件电路不匹配,这样会失去稳定性,和准确度。

我的相位误差大约是半波周期点数的1/3,此刻同步后的实际相位差接近为0。

再说说这个相位补偿,因为单片机的程序运行速度和主次关系,肯定存在这误差,即使同频同相,相位差有时候也不一定是0,还有就是硬件电路的误差,过零信号的上拉电阻和滤波电容都有关系,一般的相位误差不会超多正弦波半波周期点数的1/2;如果误差太大,那就有可能是硬件电路不匹配,这样会失去稳定性,和准确度。

我的相位误差大约是半波周期点数的1/3,此刻同步后的实际相位差接近为0。

相位同步时间自己可以调整,首先确认频率需要一定时间,防止频率不稳定,接下来调整逆变输出频率,这个看单片机的性能,性能好的调快点,性能差的调慢点,但是不易过快,防止单片机寄存器溢出,出现致命错误,调整完频率就是判断相位开始跟踪;确认频率需要10-20周波;调整频率看误差多少,误差大时间就长点,50HZ可接受范围设定45-55Hz之前,大约1-10个周波不等;跟踪调整时间看相位误差多大,一般也是1-10个周波不等。

加持继电器切换电路

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