??? 摘 要： 提出了一種基于PIC單片機設計的三相正弦波" title="正弦波">正弦波變頻電源" title="變頻電源">變頻電源。樣機實踐證明，該電源切實可行、成本低廉，且具有輸出頻率可調(diào)、缺相保護、過流保護、不平衡保護等特點。
??? 關鍵詞： 單片機? 三相? PWM? 變頻

?

??? 三相逆變控制" title="逆變控制">逆變控制常用的方式有三種：一是基于可編程邏輯器件的對稱規(guī)則采樣法，產(chǎn)生SPWM信號以實現(xiàn)逆變控制；二是利用DSP芯片產(chǎn)生SPWM信號以實現(xiàn)逆變控制；三是用專用芯片配合微處理器產(chǎn)生SPWM信號實現(xiàn)逆變控制。上述三種方法有一個共同缺點，就是實現(xiàn)成本高。本文提出一種新的利用單路PWM實現(xiàn)三相逆變控制的設計方法，這種方法充分利用單片機的片內(nèi)資源，而且各種參數(shù)的取樣顯示和各種保護功能都盡可能利用軟件實現(xiàn)，大幅度節(jié)約了系統(tǒng)成本。
1 設計原理
??? 設以T為周期的周期信號v(t)為奇函數(shù)，即v(t±T)=-v(t);且v(t)為奇諧函數(shù)，即v(t±)=-v(t)，其波形圖如圖1所示，則該信號傅里葉級數(shù)的an項為零，bn的偶數(shù)項亦為零。由圖1可知，脈沖波形前半周期的表達式為：
??? ??

??? 因此，v(t)的傅里葉級數(shù)為：
??? ?

所以v(t)僅含奇次諧波，其中，(2k+1)次諧波分量為：
???

??? 由此可得各奇次諧波分量的幅值為：
???

??? 從而可得周期信號v(t)的基波有效值為：
???

??? 由上述分析可知，圖1信號中主要成份為基波，而高次諧波是五次、七次、十一次等，消除了對逆變輸出波形影響較大的３k次諧波，且各高次諧波的幅值相比基波幅值很小。故而只需設計實現(xiàn)圖1所示的波形圖，再加上濾波器，濾除高次諧波，即可獲得正弦波。本文正是基于這一原理設計三相正弦波變頻電源。

??????????????????????????????
2 硬件設計
2．1系統(tǒng)結構
??? 整個系統(tǒng)硬件結構如圖2所示。

??????????????????????????????
　? 該系統(tǒng)的控制核心采用美國Microchip公司的PIC16F877A單片機，由單片機控制三相橋式逆變電路的工作狀態(tài)，單片機檢測輸出線電壓" title="線電壓">線電壓并調(diào)整三相橋式逆變電路以維持恒定的輸出線電壓；單片機檢測三路線電流，并由此判斷是否進行過流保護、缺相保護、三相不平衡保護；通過鍵盤由單片機調(diào)整設定輸出正弦波的頻率，且由數(shù)碼管顯示當前負載工作電壓、電流、頻率、功率等參數(shù)。
2．2電路設計
??? 整個系統(tǒng)硬件電路圖如圖3～圖5所示（圖中的器件參數(shù)均為輸出36V線電壓，1A電流而設計）。圖3中直流電源電路為各模塊供電。圖3中輸出電壓取樣電路由變壓器對輸出線電壓降壓后再整流、濾波實現(xiàn)，該電路產(chǎn)生信號送往單片機，單片機根據(jù)此信號判斷并調(diào)整輸出電壓（調(diào)整PWM信號的占空比）。圖3中輸出電流取樣模塊（共三組）利用交流互感器感應出輸出電流的千分之一，經(jīng)取樣電阻轉(zhuǎn)換為交流電壓，再經(jīng)整流、濾波、放大后送入單片機，單片機根據(jù)此輸入信號判斷輸出電流大小，并由此決定對電路是否進行過流保護、缺相保護和不平衡保護等。

?????????????????????

?

?????????????????????????

?

????????????????????????????????????????