本系统基于面积等效原理和奈奎斯特定理,采用AC-DC变换的方法,实现了市电到直流电压的转换;采用SPWM 逆变器实现本地DC-AC 的转换,采用DDS产生频率可变的SPWM脉冲,实现了本地交流电源的变频;采用MAX197采样、反馈,实现了对本地交流电源有效值的控制以及缺相和过流保护。
1.题目要求及相关指标分析
本题目要求制作以三相正弦波变频电源,输出线电压有效值36V,输出频率20-100HZ,各相电压的有效值小于0.5V,输出负载电流0.5A-3A 时,输出线电压有效值保持在36V,误差小于5%。基于上述要求本设计采用AC-DC-AC 变换的方法,采用SPWM 控制逆变器实现变频。由于逆变器的开关以及感性、容性负载等对逆变器输出交流信号的延迟较严重,为了及时稳定变频电源的幅度,本设计采用多片A/D同时采样输出交流信号。
2.方案的比较与选择
1) 正弦波脉宽调制实现方案的选择
(1) 自然采样法
按照 SPWM 控制的基本原理,在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断,这种生成SPWM 波形的方法称为自然采样法,采用硬件实现时的方框图如图1所示。图1中三角波发生器负责产生符合要求的SPWM载波信号(三角波),正弦波发生器产生用户需要频率的正弦波信号,电压比较器在三角波和正弦波的自然交点的时刻实现翻转,控制功率开关器件的通断。
自然采样法生成的SPWM 波形很接近正弦波,若采用软件实现自然采样时需要解超越方程,需要花费大量的时间,难以实现实时控制;若采用硬件实现,为了控制逆变器功率器件的死区,需要很复杂的硬件来延时。
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