采用单片机SPWM的控制应急电源逆变电路设计

平衡负载；内置“看门狗”定时器进行监控，程序运行安全可靠；提供了软复位控制功能；调制波频率采用16位，增加了频率的分辨率，提高了逆变器输出频率的精度；片内ROM提供三种可供选择的波形，适用于多种应用场合，其中能提供的纯正弦波可用于静止逆变电源和单相交流调速。

　　1.2、SA4828的工作原理

　　SA4828原理框图如图3所示。它接收并存储微处理器初始化命令和控制命令，主要由总线控制、地址/数据总线、存储器、控制寄存器组成，以控制字的形式实现。三相输出控制电路的每相输出控制电路由脉冲取消和脉冲延时电路构成，脉冲取消将脉冲宽度小于取消时间的脉冲去掉，延时电路保证死区间隔，以防止在转换瞬间桥路开关器件出现直通现象。

　　三种不同波形的选择通过传输给初始化寄存器和控制寄存器的命令来设置三种波形ROM。“看门狗”电路在接受单片机发出的命令时，一旦出现问题，总线控制会发出复位“看门狗”信号，使“看门狗”延时关断驱动信号。SA4828增设了8个寄存器单元以提高频率精度及能独立控制三相波形幅值。系统进行初始化时，微处理器通过SA4828内部的总线控制和译码电路向其初始化寄存器中写数据，完成载波频率、调制频率的范围、脉冲延迟时间及计数器复位的设置。在运行过程中，实时地向控制寄存器中写数据，实现对调制波频率、调制波幅值、正/反转、过调制、输出禁止等参数的刷新，使 RPHT，RPHB，YPHT，YPHTB，BPHTB，BPHT6个引脚输出的SPWM信号发生改变。

　　2、控制电路硬件设计

　　以SA4828与单片机C8051F020为核心构成的控制器电路设计如图4所示。控制电路根据给定的参数输出三相SPWM信号给智能功率模块IP-M，实现对功率晶体管的通断控制。 C8051F020通过8位P0端口与SA4828的地址、数据管脚AD0～AD7相连，工作时，单片机首先对SA4828进行初始化，定义载波频率，电源频率范围、死区、最小脉冲取消时间等参数。然后向SA4828的控制寄存器传送电源的频率控制字和幅度控制字等参数。正常工作时，根据需要对 SA4828的控制数据进行修改，实现系统的反馈与实时控制，以及调压控制。为实现系统的稳压功能，采用平均值反馈PI调节。输出电压经隔离送入 C8051F020单片机的A/D转换口即P3.0口，转换结果参与PI运算，运算结果即为SA4828幅度控制寄存器的控制字。从RPHT～BPHB的 6个引脚输出相应频率和电压的SPWM控制信号，经隔离电路后，分别控制智能功率模块IPM的6个IGBT的导通与截止，最后在3个输出端上产生对称的三相SPWM电压。SA4828作为单片机的外设，与单片机并联，通过对单片机编程，只需将SPWM的初始化信息和控制信息写入SA4828的相关寄存器，即产生精确的全数字化的三相的SPWM波形。

　　3、控制电路软件设计

　　软件是逆变器控制系统的核心，它决定逆变器的输出特性。SA4828产生SPWM信号的程序流程如图5所示。

　　对SA4828芯片的控制是通过微处理器接口将相应的参数送入芯片内部的2个48位的寄存器R14，R15来实现的，它们是初始化寄存器和控制寄存器。数据先被读入一系列临时寄存器R0～R5中，然后通过一条虚拟的写操作将数据传送至相应的R14，R15寄存器。单片机先将SA4828复位，向其传送初始化参数和控制参数后，SA4828即可以输出SPWM波，逆变器随后处于工作状态。同时单片机不断查询输出状态，以便随时调整SPWM输出特性。对 SA4828芯片的控制是通过微处理器接口将相应的参数送入芯片内部的两个48位初始化寄存器R14和控制寄存器R15来实现的。数据先被读入临时寄存器 R0～R5中，然后通过一条虚拟的写操作将数据传送至相应的R14，R15寄存器。只要系统正常工作，看门狗定时器就不断被更新，以防止其溢出而中断 SPWM输出。 逆变器控制系统的主程序流程图如图6所示。

　　单片机在初始化程序中完成对单片机、SA4828以及其他可编程器件的初始化，接着对市电进行检测，如果市电不正常，则启动逆变器工作，通过控制将开关元件切换至逆变器输出。并将输入状态存入控制寄存器，显示数据，如果输出电压或保护等发生改变，则报警输出以采取措施使系统正常运行。

　　结语

　　逆变主电路采用的智能功率模块不仅使电路结构简单，而且使得出现的浪涌电压、门极振荡、噪声引起的干扰等问题能有效得到控制。三相逆变电路SPWM控制方法，利用专用SPWM产生器和单片机构成逆变器的控制系统，设计简单，控制电路使用器件少，因而可降低成本、提高可靠性。