一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，是一种能量反馈逆变装置（亦称节能型电子负载）。本实用新型专利技术包括单片机控制电路单元、ＳＰＷＭ波形产生电路单元、ＤＣ／ＡＣ变换主电路单元，其中单片机控制电路单元采用ＡＴ８９Ｃ５２芯片，ＳＰＷＭ波形产生电路单元采用定时器ＮＥ５５５芯片、数模转换ＤＡＣ０８００芯片和比较器ＬＭ３９３芯片构成，ＤＣ／ＡＣ变换主电路单元采用ＩＧＢＴ开关管构成半桥逆变主电路。本实用新型专利技术充分利用单片机内部资源，使系统硬件电路设计达到了最小化，并能通过软件自动实时地对市电信号进行同步锁相跟踪，保证能量反馈逆变装置高效可靠地运行。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器。
技术介绍
目前，能源紧缺使得如何高效利用电能一直是电力系统研究的热点，能量反馈逆 变装置，亦称节能型电子负载，是一种以高频电能变换理论为基础，运用能量反馈的方法将 各种待测试或进入试运行阶段的独立交、直流供电设备所输出的能量循环使用的装置。能 量反馈逆变装置既完成了特定负载的功能，同时又把无谓消耗在电阻型功率负载中的能 量，通过一系列变换，以标准工频正弦波的形式返回至输入端，负载能量的循环使用率可达 80%以上，从而极大地降低能耗和电费支出。在现代电力电子技术的应用方面，开辟了一个 新的高效节能应用领域，具有广阔的实用前景。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，能实时 地对市电信号进行同步锁相跟踪，保证能量反馈逆变装置高效可靠地运行。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案提供一种基于单片机控制的带 同步锁相逆变控制器，包括有单片机控制电路单元、SPWM波形产生电路单元、DC/AC变换主 电路单元，单片机控制电路单元采用AT89C52芯片与SPWM波形产生电路单元连接，SPWM波 形产生电路单元与DC/AC变换主电路单元连接。所述SPWM波形产生电路单元，包括有采用74LS377芯片的锁存单元串接采用 DAC0800芯片的数模转换单元、平滑滤波与电平转换单元、正弦半波单元，再与采用NE555 芯片的三角波发生单元同时连接采用LM393芯片的比较单元；单片机控制单元的AT89C52 单片机对存储在E2PR0M中正弦函数值进行查表，输入74LS377锁存后，送入DAC0800实现数 模转换，再通过运放、平滑化、电平转换、全波整流得到正弦半波，将正弦半波和采用NE555 芯片发生的三角波加到比较器LM393输入端进行比较，最后输出单极性的SPWM波形。本技术逆变控制器，所述SPWM波形产生电路单元中的采用NE555芯片的三角 波发生单元，由NE555芯片自激振荡形成高频方波，经高带宽运放TL062进行有源积分电路 得到频率20KHz三角波；采用NE555芯片的三角波发生单元的电路连接关系为NE555芯片 的第8引脚和第4引脚接+12V电源，第7引脚连接电阻R1、R2，R1另一端接+12V电源，R2 另一端经电容C1接地，第6引脚与第2引脚连接R2与C2的连接点，第1引脚接地，第5引 脚经电容C2接地，第3引脚经电阻R3、R4与TL062的第2引脚相连，TL062的第3引脚经 电阻R7、R6、R5接+12V电源，TL062的第3引脚经电阻R7、R6接-12V电源，TL062的第4 引脚接+12V电源，第8引脚接-12V电源，TL062的第2引脚经电阻R8与TL062的第1引 脚相连，TL062的第2引脚经电阻R8与TL062的第1引脚相连，从TL062的第1引脚输出 20KHz三角波S1。三角波S1的振荡频率计算公式为f = 1. 44/(Rl+2R2)Cl，其中Rl、R2、 C1如图3中所示。本技术逆变控制器，所述SPWM波形产生单元，采用高速运放LM393构成电压 比较器，三角波Sl和正弦半波S2分别加于运放LM393的两个输入端进行比较，令正弦波幅 值大于三角波幅值时输出高电平，小于三角波幅值时输出低电平，得到一组幅值相等、脉冲 宽度按正弦规律变化的SPWM波形，比较器输出的SPWM波形分成两路反相信号，经光电隔离 后，分别驱动半桥逆变主电路中的IGBT接通与关断；所述SPWM波形产生电路单元的电路连 接关系为从TL062的第1引脚输出20KHz三角波Sl经电阻R9与高速运放LM393的第2引 脚连接；正弦半波S2经电阻RlO与LM393的第3引脚连接，LM393的第3引脚经C4接地，第 8引脚接+12V电源，第4引脚接-12V电源，第8引脚经电阻Rll与第1引脚连接，从LM393 的第1引脚输出脉冲宽度按正弦规律变化的SPWM信号S3。本技术一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，在系统中要加入产生 死区时间的电路，这是由于开关管固有开关时间的影响，开通时间往往小于关断时间，因此 易发生同一桥臂上两只开关管同时导通的短路故障。因此在系统中要加入产生死区时间的 电路，以保证开关管的可靠工作。本技术具有以下优点和积极效果本技术一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器采用单片机89C52控 制的设计，充分利用单片机内部资源，使系统硬、软件设计达到了最小化，并能实时地对市 电信号进行同步锁相跟踪，保证能量反馈逆变装置高效可靠地运行。附图说明图1是本技术一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器的系统构成图。图2是本技术SPWM波形产生电路单元的系统构成图。图3是本技术SPWM波形产生电路单元中的NE555三角波发生单元构成图。图4是本技术SPWM波形产生电路单元中的LM393比较器构成图。图5是本技术的实测逆变控制器输出电压Vout与市电信号Vin波形对比图。图6是本技术的同步锁相过程图。具体实施方式下面以具体实施例结合附图对本技术作进一步说明实施例1 本技术提供一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，系统 构成参见图1。包括单片机控制电路单元、SPWM波形产生电路单元、DC/AC变换主电路单 元。其中单片机控制电路单元采用AT89C52芯片作为逆变控制器的核心部件，SPWM波形产 生电路单元参见图2、3、4，由74LS377芯片的锁存单元串接采用DAC0800芯片的数模转换 单元、平滑滤波与电平转换单元、正弦半波单元，再与采用NE555芯片的三角波发生单元同 时连接采用LM393芯片的比较单元；单片机控制单元的AT89C52单片机对存储在E2PROM中 正弦函数值进行查表，输入74LS377锁存后，送入DAC0800实现数模转换，再通过运放、平滑 化、电平转换、全波整流得到正弦半波，将正弦半波和采用NE555芯片发生的三角波加到比 较器LM393输入端进行比较，输出单极性的SPWM信号到DC/AC变换主电路单元中，控制由 IGBT开关管构成半桥逆变主电路的运行。实施例2 将实施例1的本技术一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器应用于IOKW能量反馈逆变装置中，本逆变控制器系统产生的SPWM波形必须和市电保持 同步(同频同相)，其同步锁相功能通过存储在单片机AT89C52内部的软件自动实现，软件 同步锁相控制算法的工作原理为首先把市电和逆变控制器输出降压并处理成方波，将市电方波作为单片机 AT89C52外部中断INTO的输入，设置外部中断INTO为边沿触发、单片机AT89C52定时器 TO为定时方式1，INTO引起的第一次中断时，将定时初值设为0，并启动TO工作，INTO引 起的第二次中断时，读出THO和TL0，即为市电周期T ；单片机外接晶振频率为12MHz，得到 内部计数时 钟频率为1MHz，本技术设计的同步锁相控制范围为50士2Hz，因此，单片机 AT89C52定时器TO测出市电周期值在20000附近变化，变化范围是19230 20833 ；再将市 电和逆变器输出的方波信号进行处理，得到两者的相位差信号作为单片机AT89C52本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，其特征在于：包括有单片机控制电路单元、ＳＰＷＭ波形产生电路单元、ＤＣ／ＡＣ变换主电路单元，单片机控制电路单元采用ＡＴ８９Ｃ５２芯片与ＳＰＷＭ波形产生电路单元连接，ＳＰＷＭ波形产生电路单元与ＤＣ／ＡＣ变换主电路单元连接。

【技术特征摘要】
一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，其特征在于包括有单片机控制电路单元、SPWM波形产生电路单元、DC/AC变换主电路单元，单片机控制电路单元采用AT89C52芯片与SPWM波形产生电路单元连接，SPWM波形产生电路单元与DC/AC变换主电路单元连接。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，其特征在 于所述SPWM波形产生电路单元包括有采用74LS377芯片的锁存单元串接采用DAC0800芯 片的数模转换单元、平滑滤波与电平转换单元、正弦半波单元，再与采用NE555芯片的三角 波发生单元同时连接采用LM393芯片的比较单元；单片机控制单元的AT89C52单片机对存 储在E2PROM中正弦函数值进行查表，输入74LS377锁存后，送入DAC0800实现数模转换，再 通过运放、平滑化、电平转换、全波整流得到正弦半波，将正弦半波和采用NE555芯片发生 的三角波加到比较器LM393输入端进行比较，最后输出单极性的SPWM波形。3.根据权利要求1或2所述的一种基于单片机控制的带同步锁相逆变控制器，其特征 在于所述SPWM波形产生电路单元中的采用NE555芯片的三角波发生单元，由NE555芯片 自激振荡形成高频方波，经高带宽运放TL062进行有源积分电路得到频率20KHz三角波； 采用NE555芯片的三角波发生单元的电路连接关系为NE555芯片的第8引脚和第4引脚接 +12V电源，第7引脚连接电阻R1、R2，R1另一端接+12V电源，R2另一端经电容Cl接地，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈分雄，刘俊，肖万源，王勇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]