1.简介

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逆变器是交流不间断电源（UPS）和交流变频调速系统的核心部分。可独立组成系统成为变频电源装置。逆变电源在行业中有着广泛的应用。且控制软件复杂，采用SPWM集成电路和关断开关设计逆变电源更有优势。英国MITEL公司推出的新型全数字三相SPWM发生器，输出频率宽，精度高。

本文介绍了一种简单的三相逆变电源的设计，它由单片机、波形发生器和交、直流、交流主电路组成。只需要少量的外围硬件，不需要复杂的软件编程，使得系统的电路结构简单，易于控制，性能稳定。同时设计了一定的保护电路，系统工作可靠。

2.逆变电源系统组成及主电路设计[2]

电压型逆变电源由主电路和控制器两部分组成，如图1所示。其中，主电路采用AC/DC/AC功率型逆变器结构，由整流器、中间滤波器、逆变器和隔离变压器。输入功率级采用简单可靠的三相桥式不可控整流器，将电网的交流电整流为直流，经中间滤波器滤波后得到平滑的直流电压。只）形成一个三相H桥电路。为了实现逆变电源输入和输出之间的电气隔离，满足输出电压范围的要求，逆变电源中必须有变压器。以减小电源的尺寸和重量。

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3.特征功能及结构原理

它是一种频率范围宽、精度高的全数字三相PWM发生器。可与微处理器接口，完成外围控制功能，实现智能化。

3.1特点

采用28脚DIP封装，其外部引脚和内部结构如图2所示。每个引脚的功能是AD0-AD7是8位地址和数据复用总线，用于接收来自微处理器的地址和数据信息。¯¯W¯R(R/¯W)、¯¯R¯D(DS)、ALE(AS)三个引脚为Intel()控制模式，工作时可自动适应Intel或控制模式，当ALE(当AS) 引脚变为高电平，内部检测电路将自动锁定¯R¯D(DS) 线上的状态。如果检测结果为低，则采用控制方式；如果检测结果为高，则采用Intel控制方式。¯R¯S¯T为复位端，低电平有效；¯C¯S 为片选输入，此控制线可与其他外围接口芯片共用一条总线。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB为标准TTL电平输出端（即PWM驱动信号），可分别驱动三相逆变器的六个功率开关器件。¯T¯R¯IP为输出阻塞状态指示，用于指示输出是否密封，低电平有效。SET TRIP 是关机触发信号输入。当输入为高电平时，¯T¯R¯IP 和 6 个 PWM 输出会快速锁存为低电平，只有在 ¯R¯S¯T 复位后才能释放。. WSS为波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR 分别为三相信号的零相脉冲输出端。CLX 为时钟信号输入端。VDD 是 +5V 偏置电源。VSS 接地端子。此外，该芯片还具有以下特点：PWM驱动信号），可分别驱动三相逆变器的六个功率开关器件。¯T¯R¯IP为输出阻塞状态指示，用于指示输出是否密封，低电平有效。SET TRIP 是关机触发信号输入。当输入为高电平时，¯T¯R¯IP 和 6 个 PWM 输出会快速锁存为低电平，只有在 ¯R¯S¯T 复位后才能释放。. WSS为波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR 分别为三相信号的零相脉冲输出端。CLX 为时钟信号输入端。VDD 是 +5V 偏置电源。VSS 接地端子。此外，该芯片还具有以下特点：PWM驱动信号），可分别驱动三相逆变器的六个功率开关器件。¯T¯R¯IP为输出阻塞状态指示，用于指示输出是否密封，低电平有效。SET TRIP 是关机触发信号输入。当输入为高电平时，¯T¯R¯IP 和 6 个 PWM 输出会快速锁存为低电平，只有在 ¯R¯S¯T 复位后才能释放。. WSS为波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR 分别为三相信号的零相脉冲输出端。CLX 为时钟信号输入端。VDD 是 +5V 偏置电源。VSS 接地端子。此外，该芯片还具有以下特点：用于指示输出是否密封，低电平有效。SET TRIP 是关机触发信号输入。当输入为高电平时，¯T¯R¯IP 和 6 个 PWM 输出会快速锁存为低电平，只有在 ¯R¯S¯T 复位后才能释放。. WSS为波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR 分别为三相信号的零相脉冲输出端。CLX 为时钟信号输入端。VDD 是 +5V 偏置电源。VSS 接地端子。此外，该芯片还具有以下特点：用于指示输出是否密封，低电平有效。SET TRIP 是关机触发信号输入。当输入为高电平时，¯T¯R¯IP 和 6 个 PWM 输出会快速锁存为低电平，只有在 ¯R¯S¯T 复位后才能释放。. WSS为波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR 分别为三相信号的零相脉冲输出端。CLX 为时钟信号输入端。VDD 是 +5V 偏置电源。VSS 接地端子。此外电源控制器，该芯片还具有以下特点：WSS为波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR 分别为三相信号的零相脉冲输出端。CLX 为时钟信号输入端。VDD 是 +5V 偏置电源。VSS 接地端子。此外，该芯片还具有以下特点：WSS为波形采样同步端口；ZPPB、ZPPY、ZPPR 分别为三相信号的零相脉冲输出端。CLX 为时钟信号输入端。VDD 是 +5V 偏置电源。VSS 接地端子。此外，该芯片还具有以下特点：

⑴全数字

与微处理器连接时，可自动适配Intel和两种总线接口，编程简单方便。其全数字脉冲输出精度高、稳定性好。

(2) 灵活的工作方式

具有6个标准TIL电平输出，可驱动逆变器的6个功率开关器件。电路的工作参数，如载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等，可以直接通过软件设置，无需任何外部电路，从而降低了硬件成本。

(3) 工作频率范围宽，精度高

三角载波频率可调，时钟频率为12.5MHz时，载波频率最高可达24kHz，输出调制频率最高可达4kHz，输出频率分辨率为12位。

3.2结构原则

内部结构和外部引脚如图2所示。主要包括三个功能部分：初始化命令和控制命令寄存器部分、从ROM读取和产生PWM调制波形部分和三相输出控制电路。

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(1) 命令寄存器初始化与控制

它由总线控制、地址/数据总线、临时寄存器R0~R2、虚拟寄存器R3~R4、24位初始化寄存器和24位控制寄存器组成。工作时应先进行初始化，将微处理器的控制字输入初始化寄存器和控制寄存器，设置系统参数，然后微处理器将命令字输入两个24位寄存器。这两个寄存器称为初始化寄存器和控制寄存器。由于总线的数据宽度限制为 8 位字长，要将数据发送到 24 位寄存器，应分三个发送到三个临时寄存器 R0、R1、R2分开的时间。数据从临时寄存器R0、R1、发送 R2通过虚拟寄存器R3、R4的数据发送和写入指令到初始化寄存器或控制寄存器。R3、R4 实际上并不存在，它只出现在指令中。对 R3 的写操作将数据从 R0、R1、R2 传输到控制寄存器，而对 R4 的写操作将数据从 R0、R 1、R2 传输到控制寄存器初始化寄存器。参数设置以控制字的形式实现。

(2) 读取ROM并产生PWM调制波形部分

它由地址发生器、波形ROM、相位和控制逻辑组成。由于调制波形在 90°、180°和 270°左右对称，因此波形 ROM 中仅存储 0 到 90° 波形的瞬时值。工作时电源控制器，可以根据地址发生器的信号直接从波形ROM中读取波形数据，然后通过相位控制逻辑组成一个0~360°的完整波形和一个三相波形，可以无需处理器处理即可实现。实时波形控制。

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(3) 三相输出控制电路

各相输出控制电路由脉冲消除和脉冲延迟电路组成。脉冲抵消电路用于去除脉冲宽度小于抵消时间的脉冲，以保证最小输出脉冲宽度大于器件的开关周期。延迟电路可以保证死区时间间隔，它的作用是在任意相位改变两个开关器件的状态时提供一个很短的延迟时间，使两个开关在这段时间内都处于关断状态，从而防止在转换瞬间，桥臂的开关元件出现公共（两个开关在状态转换期间导致直通短路）。

4.控制器设计

逆变电源控制器如图1所示，由单片机、SPWM发生器、驱动器、检测数据采集电路、保护电路、显示电路等组成，完成控制和驱动输出两种功能[4] .

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