专利名称：一种纯正弦波逆变器的spwm波形产生与变换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种纯正弦波逆变器的SPWM波形产生与变换电路，属于交流电 源及电源变换技术领域。
背景技术：
目前，随着人类科技和经济的迅猛发展，能源危机和环境污染成为一个急需解决 的问题，太阳能和风能作为一种清洁无污染的绿色能源，应用越来越广泛，太阳能光伏发电 和风力发电设备的使用也与日俱增；随着邮电、铁道、电力、通讯等产业的快速发展，各种工 业设备、车载设备对交流电源的需求越来越多。国内常用的逆变电源产品大多数为方波逆 变器和准正弦波逆变器，方波逆变器的缺点是对感性负载产生的附加损耗大，调压范围不 够宽，保护功能不够完善，噪声比较大。准正弦波逆变器对用电设备高频干扰比较大。现有 少数的纯正弦波逆变器中，有一部分采用了纯硬件SPWM驱动电路，电路复杂，实现困难且 不易改进，设备维护也比较困难；有一部分采用SPWM专用芯片，由于专用芯片已经模块化， 无法实现闭环控制，稳压效果不好；还有一部分采用可编程逻辑器件来实现，但对硬件的要 求较高，成本也高；这些都从一定程度上阻碍了纯正弦波逆变器的推广和使用。
实用新型内容本实用新型的目的，是为了克服现有技术中的正弦波逆变器产品存在的上述问 题，提供一种纯正弦波逆变器的SPWM波形产生与变换电路。本实用新型的目的可以通过如下措施达到一种纯正弦波逆变器的SPWM波形产生与变换电路，包括波形产生电路、驱动波形 变换电路和若干个驱动信号输出端，其结构特点是1)波形产生电路的信号输出端连接驱动波形变换电路的信号输入端，驱动波形变 换电路的信号输出端连接所述驱动信号输出端；2)波形产生电路具有产生二个基本波形的电路结构，所产生基本的波形一个为高 频SPWM波形、另一个为低频的方波；所述驱动波形变换电路具有接收前述二个基本波形并 将其变换成四路驱动波形的电路结构。本实用新型的目的还可以通过如下措施达到实用新型的一种实施方式是1)所述波形产生电路由单片机UlO及其外围电路组成；所述驱动波形变换电路由 驱动芯片U2、U4，上拉电阻R27、R51，以及电路耦合电阻R28、R29组成；2)所述电路耦合电阻R29的一端与单片机UlO的第17脚输出连接，其另一端与驱 动芯片U4的第2脚连接；驱动芯片U4的第2脚与一个上拉电阻R27连接，其第7脚、第5 脚分别连接驱动信号输出端之一、输出端之二 ；所述电路耦合电阻R28的一端与单片机UlO 的第18脚连接，其另一端与驱动芯片U2的第2脚连接；驱动芯片U2的第2脚与一个上拉 电阻R51连接，其第7脚、第5脚分别连接驱动信号输出端之三、输出端之四。[0012]实用新型的一种实施方式是所述单片机UlO为16位单片机，通过内置在单片机 UlO中控制程序及其外围电路，波形产生电路1在一个周期内产生二个基本波形，一个为高 频SPWM波形、另一个为低频的方波。单片机UlO的内部工作的最大时钟频率可以为40MHZ。本实用新型的有益效果是本实用新型的创新点在于用二个基本波形，一个为高频SPWM波形、另一个为低频 的方波，变换成四路驱动波形，为正弦波逆变器产品提供了一种简单可靠SPWM波形产生与 变换电路，其通过波形产生电路产生两个基本波形，两个基本波形经驱动波形变换电路变 换成四路驱动波形，用以驱动全桥逆变的功率管产生正弦波。本实用新型具有硬件电路简 单可靠、控制方法灵活、稳压效果好、输出波形失真度小、单芯片方案成本低、受外界干扰小 的优点。
图1是本实用新型具体实施例1的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述具体实施例1:参照图1，本实施例它包括波形产生电路1、驱动波形变换电路2和四个驱动信号 输出端，波形产生电路1的信号输出端连接驱动波形变换电路2的信号输入端，驱动波形变 换电路2的信号输出端连接所述驱动信号输出端；波形产生电路1具有产生二个基本波形 的电路结构，所产生基本的波形一个为高频SPWM波形、另一个为低频的方波；所述驱动波 形变换电路2具有接收前述二个基本波形并将其变换成四路驱动波形的电路结构。所述波形产生电路1由单片机UlO和外围电路组成；所述驱动波形变换电路2由 驱动芯片U2、U4，上拉电阻R27、R51，以及电路耦合电阻R28、R29组成；所述电路耦合电阻 R29的一端与单片机UlO的第17脚输出连接，其另一端与驱动芯片U4的第2脚连接；驱动 芯片U4的第2脚与一个上拉电阻R27连接，其第7脚、第5脚分别连接驱动信号输出端之 一、输出端之二 ；所述电路耦合电阻R28的一端与单片机UlO的第18脚连接，其另一端与驱 动芯片U2的第2脚连接；驱动芯片U2的第2脚与一个上拉电阻R51连接，其第7脚、第5 脚分别连接驱动信号输出端之三、输出端之四。本实施例中，所述单片机UlO为16位单片机，通过内置在单片机UlO中控制程序 及其外围电路，波形产生电路1在一个周期内产生二个基本波形，一个为高频SPWM波形、另 一个为低频的方波。单片机UlO的内部工作的最大时钟频率可以为40MHZ。所述驱动波形 变换电路2将接收到的二个所述基本波形变换成四路驱动波形，用以驱动全桥逆变电路的 功率管产生正弦波。所述单片机UlO的数据处理能力强，配合数字PID算法通过调整SPWM 的脉宽，来实现好的稳压效果。本实施例的工作原理如图1所示，应用本实施例时，将所述驱动信号输出端之一、输出端之二分别外接 全桥逆变电路一个桥臂的上管、下管，将所述驱动信号输出端之一、输出端之二分别外接全 桥逆变电路另一个桥臂的上管、下管。[0023]单片机UlO第17脚产生一路SPWM波形DRIVE_FAST，开关频率一般为20KHZ左右， 该波形的脉宽按照实际正弦波的规律变化，正半周波形的占空比按照由0增大到1，再由1 减小到0，负半周波形的占空比按照由1减小到0，再由0增大到1，整个周期的脉宽表采用 表格的形式存放在单片机的程序存储器中，输出SPWM波形按照此规律变化。该SPWM波形 通过电阻R29输入驱动芯片U4的第2脚，变换成两路S PWM波形A上、A下(A上、A下分别 驱动全桥逆变电路一个桥臂的上管和下管)；单片机UlO第18脚产生一路低频方波DRIVE_ SLOW，与用户实际需求的交流电源频率相同，一般为50HZ、60HZ、400HZ等，该低频方波通过 电阻R28输入驱动芯片U2的第2脚，变换成两路低频方波B上、B下(B上、B下分别驱动全 桥逆变电路另一个桥臂的上管和下管)；通过四路驱动波形的配合控制全桥电路四个功率 管的导通和截止，再经过低通滤波后输出正弦波，A上和B下两路波形分别驱动一个桥臂的 上管和另一个桥臂的下管，产生正半周波形，A下和B上两路波形分别驱动一个桥臂的下管 和另一个桥臂的上管，产生负半周波形。本实施例利用16位单片机软件产生SPWM波形，再通过驱动波形变换电路的变换， 产生四路波形驱动全桥逆变电路的功率管产生正弦波，具有硬件电路简单可靠、控制方法 灵活、稳压效果好、输出波形失真度小、单芯片方案成本低、受外界干扰小的特点。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局 限于此，本技术领域的技术人员根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替 换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种纯正弦波逆变器的SPWM波形产生与变换电路，包括波形产生电路(1)、驱动波 形变换电路(2)和若干个驱动信号输出端，其特征是1)波形产生电路(1)的信号输出端连接驱动波形变换电路(2)的信号输入端，驱动波 形变换电路(2)的信号输出端连接所述驱动信号输出端；2)波形产生电路(1)具有产生二个基本波形的电路结构，所产生基本的波形一个为高 频SPWM波形、另一个为低频的方波；所述驱动波形变换电路(2)具有接收前述二个基本波 形并将其变换成四路驱动波形的电路结构。
2.根据权利要求1所述的一种纯正弦波逆变器的SPWM波形产生与变换电路，其特征是1)所述波形产生电路(1)由单片机UlO及其外围电路组成；所述驱动波形变换电路 (2)由驱动芯片U2、U4，上拉电阻R27、R51，以及电路耦合电阻R28、R29组成；2)所述电路耦合电阻R29的一端与单片机UlO的第17脚输出连接，其另一端与驱动芯 片U4的第2脚连接；驱动芯片U4的第2脚与一个上拉电阻R27连接，其第7脚、第5脚分 别连接驱动信号输出端之一、输出端之二 ；所述电路耦合电阻R 28的一端与单片机UlO的 第18脚连接，其另一端与驱动芯片U2的第2脚连接；驱动芯片U2的第2脚与一个上拉电 阻R51连接，其第7脚、第5脚分别连接驱动信号输出端之三、输出端之四。
3.根据权利要求2所述的一种纯正弦波逆变器的SPWM波形产生与变换电路，其特征 是所述单片机UlO为16位单片机，通过内置在单片机UlO中控制程序及其外围电路，波形 产生电路(1)在一个周期内产生二个基本波形，一个为高频SPWM波形、另一个为低频的方 波。
专利摘要本实用新型涉及一种纯正弦波逆变器的SPWM波形产生与变换电路，包括波形产生电路(1)、驱动波形变换电路(2)和若干个驱动信号输出端，其特征是波形产生电路(1)的信号输出端连接驱动波形变换电路(2)的信号输入端，驱动波形变换电路(2)的信号输出端连接所述驱动信号输出端；波形产生电路(1)具有产生二个基本波形的电路结构，一个为高频SPWM波形、另一个为低频的方波；所述驱动波形变换电路(2)具有接收前述二个基本波形并将其变换成四路驱动波形的电路结构。本实用新型提供了简单可靠SPWM波形产生与变换电路，使正弦波逆变器产品控制灵活，具有稳压效果好、输出波形失真度小、成本低的特点。
文档编号H02M7/501GK201781427SQ20102027512
公开日2011年3月30日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者周治国, 徐守越, 汪军 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司