摘 要：介绍了一种正弦波输出的逆变电源的设计。设计中采用了dc／dc和dc／ac两级变换，高频变压器隔离，单片机控制。实验结果表明性能可靠。

    关键词：逆变电源；单片机；正弦脉宽调制

    引 言

    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。

    该电源可以在输入电压从10．5v到15v变化范围内，输出220v±10v的正弦波交流电压，频率50hz±o．5hz，直流分量<lv，电压波形畸变率<5％，并且有很强的过载能力。由于采用了单片机数字化spwm控制方式，控制灵活方便，可以在不改变电路结构的条件下，只改变程序，使逆变器输出110v、60hz正弦波交流电，以适应不同用户的需求。

    l 主电路

    逆变电源主电路采用推挽升压和全桥逆变两级变换，如图1所示。

    输入电压一端接在变压器原边的中间抽头，另一端接在开关管s1及s2的中点。控制s1及s2轮流导通，在变压器原边形成高频的交流电压，经过变压器升压、整流和滤波在电容c1上得到约370 v直流电压。对s3～s6组成的逆变桥采用正弦脉宽调制，逆变输出电压经过电感l、电容c2滤波后，最终在负载上得到220 v、50 hz的正弦波交流电。采用高频变压器实现前后级之间的隔离，有利于提高系统的安全性。

    输入电压10．5～15 v，输入最大电流15 a，考虑一倍的余量，推挽电路开关管s1及s2耐压不小于30 v，正向电流不小于30 a，选用irfz48n。

    升压高频变压器的设计应满足在输入电压最低时，副边电压经整流后不小于逆变部分所需要的最低电压350 v，同时输入电压最高时，副边电压不能过高，以免损坏元器件。同时也必须考虑绕线上的电压降和发热问题。选ee型铁氧体磁芯，原副边绕组为7匝：300匝。关于高频变压器的设计可以参考文献。

    变压器副边输出整流桥由4个her307组成．滤波电容选用68μf、450 v电解电容。

    根据输出功率的要求，输出电流有效值为0 6～o.7 a，考虑一定的电压和电流余量，逆变桥中的s3～s6选用irf840。逆变部分采用单极性spwm控制方式，开关频率fs=16 khz。

    假没滤波器时间常数为开关周期的16倍，即谐振频率取1 khz，则有

    滤波电感电容lc≈2．5×10-3，可选取l=5 mh，c=4．7μf。滤波电感l选用内径20 mm，外径40 mm的环形铁粉芯磁芯，绕线采用直径o．4 mm的漆包线2股并绕，匝数180匝。

    2 数字化spwm控制方法

    该逆变电源的控制电路也分为两部分。前级推挽升压电路由pwm专用芯片sg3525控制，采样变压器绕组电压实现电压闭环反馈控制。后级逆变电路由单片机picl6c73控制，采样母线电压实现电压前馈控制。前级控制方法比较简单，在这里主要介绍后级单片机的数字化spwm控制方式。

    2.l 正弦脉宽调制spwm

    正弦脉宽