基于单片机的逆变电源.doc

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1、1 绪论11 概述根据电能的变换可以分为DC-DC 变换器、DC-AC变换器、AC-DC 变换器和AC-AC变换器四种。第一个是把直流电变成直流电；第二个是把直流电变成交流电，第三个是把交流电变成直流电，第四个是把交流电变成交流电。在最开始使用DC-AC变换器时，当时是用直流电动机和交流发电机组来完成。后来大功率开关器件和集成控制电路的出现，让直流电变成交流电，用半导体技术就可以完成。而且它的电气性能比以前的更加优良，更加节能。现代逆变技术是一门用多门技术于一体的技术，它用了数电、模电和半导体等技术。根据这个技术做出的逆变电源可以分为很多种。逆变电源的设计必须要使用到功率开关器件，所以功率开关

2、器的发展可以带动逆变电源的发展。1.2 发展历史逆变电源已经出现了五六十年，它的发展经过了三个阶段：在第一个阶段时，逆变电源的开关器件用的是晶闸管，它在很大的程度上减小了逆变电源的体型，但是晶闸管有个很大的缺点，它的自关断能力很差，这个严重的影响了逆变电源，所以它并不适合于逆变电源。第二阶段，逆变电源在开关器件上取得了巨大的突破，拥有自关断能力的器件出现了，用自关断器件做为开关管的逆变电源在性能上有了质的飞跃。由于它有自己关断的能力，所以可以省去一些换流的电路。除此之外，逆变电源的控制技术也得到了提升，使用的是SPWM控制技术。第三阶段，在第二代逆变电源的基础上提出了新型的控制技术，这个控制技

3、术叫做实时反馈控制技术。这个技术还在不断地发展中。在现在，各种高性能的新的技术在不断地出现，SPWM控制技术也在不停地发展和进步。1.3 发展方向131开关管器件的发展半导体零件，它的出现带动了现代逆变技术的研究深入，同时它的发展方向有以下三个方面：增大功率的容量，提升开关频率。从现在来看，许多的开关器件都广泛用于逆变电路。这些器件可以划分三种:单极型、双极型和复合型。与此同时当我们制作逆变电源的时候，我们会发现用的比较多的开关元件有MOSFET；IGBT；然而由于其他新种类开关元件的研究和发展，诸如MOSFET；IGBT将不再应用于研究市场。132增强逆变器效率所谓增强效率就是减少器件的损害

4、和消耗，逆变器有两种损耗，分别由开关造成和驱动造成。当损耗发生在驱动过程中时，这种损耗由被功率开关管的控制极的特征裁定，但另外一种损耗即开关损耗是被开关管的变换所决定。当功率开关管接通和断绝时，它的两端电压不为0，导通的电流不为0，这势必会造成开关的损耗，以上的描述就是所谓的硬开关技术。而软开关技术指的是通过把电感和电容加入电路，这样会形成谐振电路。如果功率开关关断，电容与电感就会造成谐振现象发生，如此以来该电路就会形成随着正弦规律变化的电流（或电压），这时需要调整谐振电路的电容与电感使开关管的导通电压为0，也要调整关断电流为0，这样就可以形成0损耗的开关。在软开关技术的成熟表现下，硬开关技术

5、会被它所迭代，因为软开关技术能够使得逆变电源在频率升高而不增加损耗的优点。从而逆变电源在高频率下也能使得设备得到小型化和轻量化的设计。目前，如果要逆变器的效率得到加强，那研究者就要突破软开关技术，尤其是该技术的核心要点。该技术主要有一个核心方面，即新型软开关调控方式，它适用于多样化的电路集成化控制，同时我们需要更高效率的软开关电路。14逆变器的控制技术 在逆变器的控制方法中，用的最多的控制方法是SPWM。这个方法它可以用两种电路来完成。一种是模拟电路，但是它这个电路有个大的难点，就是它需要很多的元件来实现，因此它所需要的成本会很高，而且它的电路难以制作，它还很容易受到其他的影响。另一种是使用数

6、字电路来完成，这个电路是使用数字控制器来作为控制系统在逆变电源中完成的，数字控制正好克服了模拟电路的缺点，它使用的电路元件比较简单少，它不易受到外面的影响。而且它的控制方法是使用软件编写来操作的，实现起来会比较方便，灵活。2 系统的工作原理与结构21 逆变电路的分类（1）根据输入的直流电源的本质来分，可以分成两种，一种是电压型的电源输入，另一种是电流型的电源输入（2）通过输出电能的使用方向来分类，可以分成两种，第一种是有源逆变电路，它输出的电能是不能直接给设备使用。而另一种叫做无源逆变电路，它输出的电能是可以直接使用于设备上。（3）根据电路的设备，它可以分为两种类型。第一种是全控制逆变器电路，

7、由完全受控的设备控制，并具有自己的关闭功能。第二种类型是半控制逆变电路，它是由半控制器件（例如普通晶闸管）组成的电路，没有关断能力。这个电路要做到退出已经开通的开关管，就只能用换向电压来实现，如果换向电压来自逆变器的负载侧，则称为负载换向逆变器电路。（4）按照电流波形来划分，可以分为两种。第一种是正弦逆变电路，它的开关器件中的流过的电流是正弦波，所以它的开关损耗会比较小，可以较高频率的工作。第二种是非正弦逆变电路，它通过开关器件的不是正弦的电流，它在电路中会造成很大的损耗，它的工作效率也很低。22 逆变系统的工作原理221逆变电路的工作方式逆变电源是什么呢？它是以直流电作为输入然后输出交流电的

8、过程，在一个负载的两端不停的交替的接通直流电，然后这个负载的两端形成的是交流电。它的原理图2-1如下。 图2-1 逆变电源工作模型当图中的第一个开关S1和第四个开关S4闭合，第二个和第三个开关断开时。电流从负载的左边流向右边。负载两端的电压U0是一个正电压。电流方向以及波形如图2-2所示。 图2-2 S1、S4闭合时的电流方向和波形当图中的第二个和第三个开关闭合，第一个开关S1和第四个开关S4断开时。电流在负载的方向是从右边向左边。此时，负载两端的电压U0是一个负电压。电流方向和波形如图2-3所示。 图2-3 S2、S3闭合时的电流方向和波形当开关开通和闭合的速度很快时，负载两端的电压便形成了

9、一个交流电的过程。实际应用中，只要将图中的开关，改为可控的开关器件，全桥电路就是由这些开关器件按照上图组成的电路。222单相半桥逆变电路如下图2-4所示，在它的右边的电路上，它由上下两部分一样的电路结构组成，用一个全控型的开关管和一个二级管并联而成。在电路的左侧，上下两部分分别接了两个比较大的电容，并且它们的大小要相等。在图中的两边的电路中间接入负载。两个全控器件之间存在死区时间，为了避免上面与下面直通，所以要在死区时间内没有驱动信号。图2-4电路原理图及波形半桥逆变电路工作方式:在一个时间段内，上面的功率晶体管和下面的功率晶体管在基极的信号都有一半是正向偏压，另一半时间是反向偏压，并且上下两

10、个开关管的是互补的。假设在图中的第二个时间点之前，上面的那个开关管的开通的，下面的开关管是断开的，然后负载的电压的大小是输入电压的一半，此时的电压为正，即U0=Ud/2。当到了第二个时间点时，给上面的功率开关管发出关断的信号，同时再给下面的开关管发出开通的信号。因为上面的开关管断开了，但是通过负载的电流是不能立即改变方向的，所以他需要下面的二级管导通来帮助它续流。此时负载的电压的大小仍然是输入电压的一半，但是这时的电压的方向变了，是负的，即U0=-Ud/2 。在到第三个时间点时，在流过负载的电流将要变为0时，下方的二级管会关断，它旁边的开关管接着开通，通过负载的电流方向与原来的相反，并且渐渐变

11、大，此时，它的电压仍是负的，U0=-Ud/2 。在图中的第四个时刻，把关断的信号发给下方的开关管，同时，把导通的信号传递给上方的开关管。这时，虽然上面关断了，但是通过负载的电流不能马上变成反向的，所以这个时候它需要上面的二级管来导通接着续流，这个时候负载的电压是Ud/2。在图中的第五个时刻，流过电阻的电流降为0，上面的开关管开通了，负载的电压是Ud/2 。这个电路的优点从图中就可以看出来，它电路中使用的器件比较少，这个电路也比较简单。但是它的不足之处也可以一眼看出，通过负载的电压一直只有一半，它需要在电路的左侧加上电容来分压。最后，若要让通过输出的电压是正弦波，就只能最后在电路中接入滤波电路来

12、去除输出电压中的高次谐波。223全桥逆变电源工作方式电路结构图如下图2-5所示 图2-5 全桥逆变电源结构图 图2-6 全桥逆变电波形图上图的电路工作原理：它的电路结构可以分为四个一样的部分，每个部分都是一样的，它由一个开关管然后并联一个二级管组成。无论在什么时候，左边那侧的上下两个开关管不能是同时开通的，不然的话，电源就会短路，这样会对电路造成损害。四个部分的开关器件不能一开通一起关断，不然的话，这样会让电路的输出脱离控制。下面对这个电路的工作过程进行详细的分析。假设在某一时间前，左上部分的一号开关管和右下部分的开关管是已经开通的，流过负载的电压和输入的电压相等，为Ud。从这时起为第一时间段

13、，给右上的三号开关管和右下的四号开关管的门信号反偏，接着右下的四号开关管断开，由于流过负载的电流它不能马上换方向，右上的三号开关管它不能打开，这时只能用右上的三号二级管来接通电流。这个时候左上的一号开关管和右上的三号开关管是一起开着的，所以这个时候它的输出电压是0。到第二个时间点时，左上的一号开关管和左下的二号开关管的栅极信号反偏，左上的一号开关管关断了，然而左下的二号开关管它不能马上打开，所以需要用它旁边的二级管来开通续流，它和右上的三号二级管构成通道，这时电路的负载电压是负Ud，当负载电流逐渐变为0然后反向时，左下的二号二极管和右上的三号二极管关了，这时左下的二号开关管和右上的三号开关管打

14、开了，负载的电压仍为负Ud。在第三个时间点时，右上的三号开关管和右下的四号开关管的门信号再次反向，右上的三号开关管关了，但是右下的四号开关管它不能马上打开，这时只能用右下四号二极管来打开续流，这时输出的电压变成0。后面的过程是和上面的过程一样。因此，负载上面的电压的波形的脉宽为，想要改变负载上的电压，只需要改变即可。当电路的负载只有电阻时，使用上面的方法也能够得到同样的结果。但是上面接的四个二极管它们在电路中没有了之前的作用，不再打开，不再续流。当负载电压为0时，左右两边的电路都不会打开，电阻负载也不会有电流通过。很明显，上面的方法并不能用在半桥逆变电路。然而在只有电阻时，也可以通过改变脉冲的

15、宽度来改变输出的电压。这时上面的开关管和下面的开关管的门信号不是180，但是上面的和下面的是互补的。这些开关器件可以通过周期调制信号来完成。而这些周期信号通过正弦脉宽调制控制，称为SPWM调制，电路结构称为SPWM全桥结构。3PWM控制31 调制信号选择及方案论证在逆变电源中，主要是通过控制逆变电路中的全控型器件的开通与关断来实现输出波形的数字化频率控制。PWM控制就是对波形的宽度来改变的方法。如果这个波形的宽度是根据正弦定律改变，这个就是SPWM控制技术。这个技术它是现代使用范围最广的PWM技术，它有如下主要优点。第一点PWM实现起来比较方便，可以用数电和模电来完成。第二点它可以降低输出的波

16、形中的杂波，而且滤波器的电路比较简单，这个成本低。第三点是它可以在工作范围内任意控制变化。32 PWM的基本原理321面积等效原理在采样控制理论中有一个重要的结论：那就是假设一个脉冲与另一个脉冲的样子是不一样的，但是它们的面积是一样的，若把它们放在一个有惯性的环节上，最后它们两个脉冲得到的效果是相似的。这个得到的效果基本相似也就是说在惯性环节上输出的波形类似。如果用傅立叶变换来进行分析输出的图形，然后在频率很高的部分是有小部分不一样。在频率比较低的部分，它们是高度相似的。这就是面积等效原理去，它是PWM的核心的要点。322 PWM调制原理如图2-7，把正弦波按照图片的方式分开成x份，这个波形由

17、此可以当做是由无数个连在一起的脉冲组成。这个脉冲是按照脉冲的宽度均分的/x，但是可以看出它的每一个的高度都不一样，而且每一个脉冲的上面都是正弦波上的曲线，它们的高度也是随着正弦规律增大的（或者减小的）。但是若把这x个脉冲用如图所示的x个矩形的脉冲换掉，让矩形波按照图b和图a中相应的部分的重合，而且还让矩形波形的面积与对应的正弦脉冲的面积相等，这些矩形脉冲的高度都是一样的，所以它的宽度也应该是按照正弦规律增大的（或者减小的）。然后再根据面积等效原理，图b中的矩形波是可以等效成图a正弦波的，如果在正弦波的负半周，也可以使用上面的方式得到一样的图b，不过它也应在下方。像这个矩形脉冲它的宽度按这种规律

18、变化，并且它可以和图a等效的PWM波形，这个就叫做SPWM波形。如果要改变图a的高度，只需要对应的改变图b的宽度即可。 图3-1 用PWM波代替正弦波原理图33 PWM逆变电路的控制方法这个方法有两种：（1） 计算法：就是通过计算的来完成的，首先如果知道了正弦波的频率、它的幅值和半周期内的脉冲数，可以通过这些来计算出PWM波形的宽度与间隔的大小。然后这样就得到了开关管打开和关断的时间，最后就能得到PWM波形。（2） 调制法：把最后需要的波形当成调制信号，把要用来调制的波当成载波，这样最后通过调制可以得到想要的PWM波形。在大多数的情况下，作为载波使用的最多得波形是等腰三角波。它使用的最多的原因

19、是：（1）从它的中线来看，他的两边是一样的，（2）任意一个点的所在位置的高度与宽度的比值是不变的。它与信号波有很多的交点，在它们相交的时候，此时对开关管来打开和关掉，如此就能得到想要的脉冲。上面的调制方式完全满足PWM所需要的。如果想要的到的波形是SPWM波形，只需要做到一点即可，就是让信号波是正弦波。在现在这个时候，需要使用的载波和信号波，这两个波形都能够用模拟电路来完成。然后确定这两个波形的相交的地方，在它们相交的时刻来打开和关断开关，这样就能让输出的波形是SPWM波形。第一种方法看起来似乎很容易，但是它所需要的计算非常的复杂。而且它所需要的电路也非常复杂。所以大多时候不会选用这种方式。而

20、是用调制法。下面讲解调制法：（1） 单相桥式PWM逆变电路 图3-2单相桥式PWM逆变电路图3-3单极性控制方式波形如上图所示，接入的负载时一个电阻和一个电感，工作时左上的一号开关管和左下的二号开关管的开通或断开是互补的。它详细的的控制做法如下：在如图所示的前半个周期内，让左上方的一号开关管处于打开的模式，左下方的二号开关管处于关掉的模式，让右上方的三号开关管和右下方的四号开关管交换着打开、关掉。因为流过电阻的电流是比电压落后的，所以在电压为正时，过电感的电流会有一部分时间是正的，另一部分时间是负的。在这个电流是正的时候，左上方的一号开关管和右下方的四号开关管是打开的，输出的电压是Ud；右下方

21、的四号开关管关掉时，流过电阻的电流通过左上方的一号开关管和右上方的三号二级管来续流，URL=0,。当IRL小于0时，还是左上方的一号开关管和右下方的四号二极管打开，由于IRL小于0，所以IRL事实上是从左上方的一号开关管和右下方的四号开关管流过，仍然有Url=Ud；右下方的四号开关管关掉后，右上方的三号开关管打开后，IRL从右上方的三号开关管和左上方的一号二级管续流，URL=0。这个样子，URL只会为UD和0大小的电压。一样的，在U0小于0时，让左下方的二号开关管处于打开的状态，让左上方的一号开关管关掉，右上方的三号开关管和右下方的四号开关管轮流打开和关掉，这个时候，负载的电压URL有两个数值

22、，URL=0和URL=-UD。控制右上方的三号开关管和右下方的四号开关管打开和断开的方法如上图2-8。如图所示UR是个正弦波，当Ur是大于0时，在它的这个时间段内载波UC也是大于0的正的三角波，当UR是小于0时，在它的这个时间段内UC也是负的三角波。在这两个波形相交出，在这个时候控制开关管的打开与关断。在UR大于0的时间段时，让左上方的一号开关管处于打开的，让左下方的二号开关管处于关掉的状态，当UR的大小是大于UC的时候，使右下方的四号开关管是处于打开的，让右上方的三号开关管是关掉的状态，这个时候负载的电压为Ud；当UR的大小是小于UC时，使右下方的四号开关管处于关掉的状态，使右上方的三号开关

23、管处于打开的状态，这个时候经过负载的电压是0，在UR小于0时，也就是图中的后半周期，左上方的一号开关管是关闭的状态，左下方的二号开关管是处于打开的状态，当UR小于UC时，使右上方的三号开关管打开，还让右下方的四号开关管关掉，此时，U0等于负UD；当UR大于UC时，使右上方的三号开关管关掉，还让右下方的四号开关管打开，此时U0=0。这样经过这些控制方法就可以得到如图所示的SPWM波形，像上面所说的只在UR的处于X轴的上部分或者下部分一个区域内变化，最后所得到的输出的波形也只在一个区域内变化，这个方法就叫做单极性PWM控制方式。（2）双极性控制图3-4双极性PWM控制方式波形如上图所示，在UR的半

24、段时间内，它是只有正的或者只有负的，但是载波UC它有正的也有负的，而不是和之前的那样只有一个极性，所以得到的PWM波形也是在X轴上方下方两个极性都有的。在UR的所有时间段上，输出的PWM波形不在和上面的一样了，而是两个相反的电压，要么是正UD这个电压，要么是负UD这个电压。不过它们的控制方法大致相同，还是在两个波形的相交的地方来对开关管进行打开与关闭控制。当UR大于UC时，发给左上方的一号开关管和右下方的四号开关管打开的消息，还要发给左下方的二号开关管和右上方的三号开关管关掉的消息，此时，若I0是正的，则是左上方的一号开关管和右下方的四号开关管是打开的。若I0不是这样的，则会是左上方的一号二极

25、管和右下方的四号二极管是打开的。但是这两种情况下输出的电压是一样的，它们的大小等于UD。当UR是比UC小时，给左下的二号开关管和右上的三号开关管打开的消息，然后再给左上方的一号开关管和右下方的四号开关管关掉的消息，若I0是负的，那么时左下的二号开关管和右上的三号开关管打开的，否则那就是左下的二号二极管和右上的三号二极管，无论是上面哪种情况，在负载上输出的电压都是同一样的U0=UD。34 SPWM波形的生成方法（1） 在载波与信号波这两个波形相交的位置来进行开关器件的打开与关闭，这样的方式叫做自然采样法，使用这个方法有个很大的难点，那就是它要有很强的计算能力，并且需要解超级难的数学方程，由于这个

26、原因很少使用。（2） 规则采样法图3-5对称规则采样法图如上图所示，在波形的对称线处进行采样，按照如上图所示的两个波形的相交处做出一个水平的直线，这一条直线与载波有两个左右对称的汇聚点，在这两个点处来控制开关器件的打开与关闭。若在每一个周期内都采样一次的话，这样可以容易的去处理。由上图可得：由三角形相似关系式可得：其中M是上图两个波形的最大值的比。生成脉宽是令三角波频率fc与正弦波频率fr之比为载波比N，因此有 式中，K为采样序号。所以有当在上式中的未知的参数知道后，就可以计算出波形的脉宽时间。4硬件部分41 MOSFET驱动方法411方法选择（1） 第一个方法是：使用IR2110芯片来驱动控

27、制栅极。一个IR2110芯片可以驱动桥臂上的两个,内含自举电路，这个能够在很高的电压下工作，门极的所需要的使用的电压限度很宽。这个方法的实用性很高，完全满足本次设计的需求。（2） 第二个方法是：用直接来驱动。这两个器件可以一起用一个电源，若的栅极电压是比10小时，可以当成电阻区，像这样的话，电路的外面就可以不接R，不过这个方法有个很大的缺点，那就是它打开和关闭的速度会很慢，而且这个电路还容易遭到其他的影响。（3） 第三个方法是：用光耦合器来驱动。使用这个方法可以使输出级的电阻减少，因此解决了栅极驱动源低阻抗匹配的问题。但是这个方式会受到光耦合器响应速度低的影响，开关延迟的时间会变长，会限制使用

28、频率。412 IR2110简介1. IR2110的内部的结构如下图4-1。图4-1 IR2110的内部结构图NC这个是空端八引脚七引脚HO高端输出VDD逻辑电源电压九引脚六引脚VB高端浮置电源电压HIN逻辑高端输入十引脚五引脚VS高端浮置电源偏移电压SD关断十一引脚四引脚NC这个是空端LIN逻辑低端输入十二引脚三引脚VCC低端固定电源电压VSS这个是逻辑电路地电位端，可以是0十三引脚二引脚COM公共端NC这个是空端十四引脚一引脚LO它是低端输出2. 这个芯片的特点：（1） 右边的第三个接口的电压可以接十到二十之间；（2） 这个芯片的工作频率非常的高，可以高到五百千赫兹；（3） 左边的第六个接口

29、的电压是能从五到十五之间，而且还和TTL、CMOS的电平是匹配的；（4） 这个芯片的打开和关闭的延迟很低，只有几十纳秒；（5） 它在右边的第三个、第五个和第六个接口使用了自举电路，让它可以在五百伏的电压下运行，（6） 它有自己的高低端输入的通道；这个芯片的内部功能：可以通过上面的内部结构图知道它有三个部分：分别是输出保护、电平平移和逻辑输入。图4-2自举原理图如上图所示，图中上面的一号电容和二极管就是所说的自举电容和二极管，下面的二号电容是电源的滤波电容，如果在上面的开关管关闭的时间内，上方的一号电容充满了电压，当十引脚是高电平时，上面的一号三极管打开，上面的二号三极管关闭了，这个时候上面一号

30、电容的电容加到了上面的开关管的栅极和发射极上，上方的一号电容通过上面的一号三极管，上方的电阻和一号开关管的栅极和源极放电，然后上面的自举电容相当于一个电压源，然后这样让上面的开关管打开。因为十引脚和十二引脚的输入信号是互补的，所以十二引脚的电平是低电平，下方的三号三极管是关闭的，四号三极管是打开的，这个时候下方的开关管的G极和S极的电荷在芯片的内部经过下方的二号电阻来对地放电，因为死去时间的存在，让上面的开关管在打开之前下面的开关管会很快的关掉。当十引脚是低电平时，如上右图，上面的一号三极管关掉，二号三极管打开，这时汇聚在上方的开关管的G极和S极的电荷会在芯片里面经过上方的电阻放电，然后上方的

31、开关管关掉了，在死区时间后，十引脚会变成高电平，然后下方的三号三极管打开，四号三极管关掉，这让三引脚与下方的电阻和下面的开关管的G极和S极形成回路，这样下面的开关管打开了。这时三引脚通过上面的自举二级管和一号电容以及下面的开关管形成通路，再对上面的一号电容充电，最后如此循环。42 电路原理图 图4-3 电路原理图上图是电路原理图，从上面可以看出有四个部分，分别是整流，逆变，滤波和芯片的外部电路。421 整流部分电路图图4-4整流部分首先这一部分的电路的输入是220V的交流电压，然后经过变压器先降压，电压变成十几伏的交流电压，最后经过整流桥后可以的得到想要的十几伏的直流电压。422逆变电路及滤波

32、电路 图4-5逆变电路及滤波电路上面所得到的直流电经过由控制的全桥逆变电路然后经过滤波后输出的就是正弦波。423 芯片的外部电路图4-6芯片外部电路三引脚VCC要接的电压只能在10V到20V之间，通过整流桥的电路后的不能直接使用需要使用到L7812CV三极管，这个三极管从左到右是输入，接地和输出。它的输入范围是十四到三十五伏，输出是十二伏。九引脚的VDD要接五伏的电压，使用STM32上的即可。STM32通过控制上面的芯片来控制开关管的打开与关闭。43 控制流程图图4-7控制流程图44 单片机选择我选择是使用单片机，这个类型的单片机有很多的优点，首先它这个类型的是一个损耗很少的嵌入式芯片。这个东

33、西使用了很少的逻辑门。然后它使用时的延迟是很少的，而且当它在使用时，它很方便。这个芯片的数据处理能力和系统性能都非常的强大，因为这个芯片的强大，所以它在很多的地方可以使用。它这个类型的芯片和其他的芯片相比较，这个芯片有很多的优势，这个芯片所产生的损耗也极低，这个芯片有很小的系统，内核。而且它所需要的价格很低，它的中端处理能力很强，处理很快；它对汇编代码基本没有其他要求，这样简化了系统开发进程。5软件部分51 输出基本概念PWM的英文全称是Pulse Width Modulation，它的中文是脉冲宽度调制，简单的来说，这个技术是通过改变波形的宽度来控制一些其他的器件，而这个操作是用单片机的数字

34、输出来完成控制的。的定时器的能力是非常厉害的，它的和是两个高级的定时器，然后从到这些是通用定时器，它的 和是两个基本定时器。在它的这些定时器中，大部分的是能够产生PWM输出的，只有第六个和第七个是不能做到，其中第一个和第八个高级的不仅能够产生，而且还能一次做到输出七路的PWM波形，而通用的能够最多产生四路PWM输出。511 输出模式这个单片机产生SPWM的输出是有两个模式，第一个是设置“110”，第二个是设置为“111”，这个模式的选择是在模式设置位选择的。这两个模式是一些不同的，如果是在第一个模式时，如果是在向上计数的时候，若是出现了小于，则这个时候一号通道是有效电平，不然的话，它这个电平就

35、是无效的，当在向下计数的时候，若是出现了大于的话，这个时候一号通道是无效电平，否则它的电平就是有效的。当是在第二个模式时，无论是在向上计数还是在向下计数，这个模式出现的结果是与模式一情况下的结果相反。这两个模式是互补的，因此在使用的时候，它们两个模式用起来的区别并不大。512 输出管脚原本上的输出的管脚是固定的，而且它的每个不同的是已经分配了不同的接口的，但是，在管脚的使用上出来一个复用功能，这个就是来控制某些特定的寄存器，可以让一些其他得接口上也可以做到输出，但是这一些特定的接口都已经是指定好的，这个就是重映像，这个功能的设置也是有两种的，一种是部分重映像，另一种是完全重映像。这两个不一样的

36、设置让输出的也会被映射到两个不同的地方上。513 输出信号输出的是一个方波信号，这个方波的频率是由和来确定的，而这个方波的高电平在一个周期中的宽度比值是由寄存器来决定的。这个比值的公式是，所以，想要得到自己想要的方波，只需要通过改变输入中的数值就可以做到。52 GPIO的配置种类（1） GPIO_MODE_AIN模拟输入（2） GPIO_MODE_IN_FLOATING浮空输入（3） GPIO_MODE_IPD下拉输入（4） GPIO_MODE_IPU上拉输入（5） GPIO_MODE_OUT_OD开漏输出（6） GPIO_MODE_OUT_PP推挽输出（7） GPIO_MODE_AF_OD复

37、用开漏输出（8） GPIO_MODE_AF_PP复用推挽输出上面的是GPIO的分类，在上面的这些配置中，有三个是使用最广泛的，那就是上面的第四种，第五种和第六种。上面的第六个种类，这个既能够输出低电平，它也可以输出高电平，这个还能与数字器件相连，这个的结构是说当两个三极管分别接受两个互补的信号来控制，它总是给其中一个输入打开的消息，然后给另一个关掉的消息，这样两个三极管就会只有一个是打开的，而另外一个是关闭的。第二个浮空输入：在这样的状态下，这个IO的电平是不能确定的，它的电平是由外面的输入来确定。第七个和第八个情况可以当成是口被当做其他的功能来使用，就是不把它当成通用 IO口使用。53 寄存

38、器531 捕获/比较模式寄存器这个寄存器总共有 2 个，一个是，另一个是。第一个寄存器它可以控制 和，而第二个则是可以控制 和。这个寄存器的各位描述如下图所示。图5-1 寄存器各位描述该寄存器的有些位在不同模式下，功能不一样，所以在图中，可以把它分成上下两个部分，这两个部分是相互对应，一个是输入，另一个是输出，而上面的就是输出，下面的是输入。在这里，需要重点解释的是模式设置位，它的这个部分是有三个位的，它总共能够配置出七个模式，我们现在所要的是模式，因此这个三位一定要设置成一一零或者一一一。这两个模式的不同点就是它们输出的是互补的，相反的。532 捕获/比较使能寄存器（）图5-2TIMx_ C

39、CER 寄存器各位描述这个寄存器的各位如上图所示，它的作用功能就是控制输入和输出的开关，上图中的位就是输入/捕获，想要输出在口中输出，这个位就一定要改成一。533捕获/比较寄存器（）图5-3寄存器TIMx_ CCR1 各位描述这个寄存器的各位如上图所示，它有四个，这四个分别对应四个输出道。因为这四个都是很相似的，所以只介绍一个。当在输出状态下时，它的值与 的值来对比，然后根据它们的结果来做相应的事。可以通过这一个方法来修改这个寄存器的值，就能够通过这来改变的脉宽。54 时钟要给计数器时钟，可以给它提供的有四种：（1） 第一个是内部时钟()：如果禁止了控制器的从模式，即寄存器的。就会让、(寄存器

40、)和位(寄存器)成为现在的控制位，而且它只有通过软件来改变（它会自己清除）。当位被改写为一时，才能让内部时钟给预分频器提供时钟。（2） 外部时钟源模式1想要使用这个模式，就必须先要让TIMx_SMCR寄存器的=111，只有这样才能使用这个模式。在这个模式下，计数器可以在已经选好的输入端计数，而这个计数只能是在它是上升沿或者下降沿的时刻进行。（3） 外部时钟源模式2要使用这个模式，必须要先让寄存器中的=1，这个时候可以在外部计数，而计数的时刻是在触发的每一个上升沿或下降沿时。（4） 定时器同步在内部，所以的定时器是一起都连着的，这个可以用来定时器同步。当一个定时器是在主模式的状态时，另一个定时器

41、是从模式时，前面的那个可以对后面的那个进行一些操作，比如停止。复位、启动和提供时钟等等。可以让其中的一个去启另外一个，可以让其中的一个成为另外一个的预分频器。55 定时器551简介通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的16位自动装载计数器构成。这个东西可以用在很多的地方，它可以用来输出波形，可以用来测量输入信号的脉冲长度。所有的定时器都是互不影响的，它们都是单独的。但是它们能够同时做事。552 主要功能通用定时器有以下的几个功能：它可以自动装载计数器、都有四个单独的通道，输入捕获；输出比较；PWM生成 ；单脉冲模式输出、可以使用外面的信号来控制它和它同步的电路等等。56软件设计流程框图6 结

42、果测试先找齐材料，然后焊接实物，做好实物之后调试。实物图片如下：7 总结在此论文完成之际，我的大学生活也接近尾声，忆起往昔，总有些不舍的感慨。本文先写了逆变电源的历史及发展状况，再详细的写了逆变电路的原理、PWM的原理及方法、MOSFET的控制方法和IR2110的结构及功能。来完成ACDCAC的转变，完成逆变电源的功能。在电路设计完成后，做出实物后，用220V交流电压为输入，然后经过整流为18v的直流电压，再经过逆变电路，滤波电路后输出正弦波。主电路是电压型单相全桥逆变电路，开关管选择全控型MOSFET管；控制信号由单片机产生SPWM波通过控制IR2110芯片驱动MOSFET管。在这长达三个多月的论文设计中，我再一次回顾了单片机和电力电子技术等专业知识，并且还去查阅了大量的相关的资料，这一段时间的学习，让我对之前学习知识有了更深的认识，也开拓了我的视野。在思考能力和解决问题能力方面也有所加强，这些将成为我今后工作和学习中不可或缺的经验。23