基于单片机的正弦波输出逆变电源的设计与实现

过程中将同步进行两次比较：TMR2和CCPRxH比较一致将使CCPX引脚输出低电平;TMR2和PR2比较一致将使CCPx引脚输出高电平，同时将TMR2清O，并读入下一个CCPRxH值，如图3所示。因此，设定CCPRxH值就可以设定占空比，设定PR2值就可以设定脉冲周期。脉冲占空比D可以表示为

在本设计中，全桥逆变器采用单极性SPWM调制方式。CCP1模块用来产生高频脉冲，CCP2模块用来产牛低频脉冲。选择16M晶振，根据脉冲周期Tc=[(PR2)+l]×4×4*Tosc和频率比k=Tg/Tc，可以取PR2=249，k=320，则有Tg=20 ms，高频脉冲序列每一一个周期中包含：320个脉冲。设调制比m=0.92，将，t=TgN/320代入式(2)，联立式(3)可以得到产生高频脉冲所需要的CCP1H的取值，第0～79个脉冲为

CCP1H=230sin(πN/160) (4)

式中：N为O→79。

考虑到正弦波的对称性，可以得到第80～159个脉冲为

CCP1H=230sin[π×(80-N)/160] (5)

根据脉冲的互补性，可以得到第160～239个脉冲为

CCP1H=250-230sin(πN/160) (6)

第240～319个脉冲为

, ;

CCP1H=250-230Sin[π×(80一N)/160](7)

因此，在程序中存储表格230sin(πN/160)，N∈[0，79]就可以得到整个周期320个高频脉冲的CCP.H值。第O～79点，CCP1H为正向查表取值;第80～159点，CCP1H为反向查表取值;第160～239点CCP1H为计数周期减去正向查表值;第240~319点CCP1H为计数周期减去反向查表值。

对于低频脉冲，前半个周期可以看成由占空比始终为1的高频脉冲组成，后半个周期看成由占空比始终为0的高频脉冲组成，因此，第O～159个脉冲，CCP2H=250，第160～319个脉冲，CCP2H=O。

图4为单片机_TMR2中断程序的流程图，在中断程序中查表修改CCPxL的值.就可以改变下一个脉冲的CCPxH值，从而修改下一个脉冲的占空比，实现SPWM控制。

l 实验结果

实验中，输入电压变化范围为10.5~15 V，输出滤波电感5.3mH，滤波电容8μF，从空载到150W负载状态下都可以输出(220±10V)、50Hz的正弦波交流电压，如表1和表2所示。图5和图6分别为空载和150W纯阻性负载条件下输出电压电流波形。可以看出输出电压和电流波形良好，经测量电压波形的THD为3.6%。

l 结语

本文详细分析了一种正弦波输出的逆变电源的设计，以及基于单片机的数字化SPWM控制的实现方法。数字化SPWM控制灵活，电路结构简单，控制的核心部分在软件中，有利于保护知识产权。