基于AVR單片機的數字正弦逆變電源設計
2.4 輸出LC濾波電路
由于全橋逆變電路的輸出為50Hz的基波以及其他高低次諧波,為了得到純正的正弦波形,必須考慮設置濾波環節。因為諧波主要集中在1倍和2倍fSPWM附近,所以設置截止頻率fc為fSPWM/5。則有:

式中,R為直流側等效負載電阻,Vout為輸出的電流電壓,P為逆變器的額定功率。
3 系統軟件設計
3.1 單片機簡介
AT90PWM2是AVR系列單片機,該單片機主要特點有:1)高性能的8位RSIC結構,l MIPS/MHz,支持最高16 MHz的時鐘;2)8 KB系統可編程(ISP)的Flash存儲器,支持自舉方式編程,512字節SRAM,512字節EEPROM;3)4路PWM通道提供各種PWM信號,并可以進行死區設置;4)8路lO位ADC模塊,1個10位DAC模塊,2個模擬比較器;5)多達29個中斷源;6)支持UART,SPI,I2C通信方式。其引腳功能分布圖如圖3所示。
其中,PSCOUT00~PSCOUT21引腳為SPWM波輸出引腳,用來驅動功率開關管,SD引腳為IR2110的使能控制,用來開通或者鎖定SPWM的導通。V_MAIN,V_OUT,I_OUT引腳分別用來采樣母線電壓,輸出電容電流以及電感電壓。單片機還包括使用LED報警功能,驅動風扇在過熱時啟動散熱功能,ISP在線下載更新驅動程序以及預留串口通信功能。
3.2 控制策略
本數字系統采用電感電流反饋控制。將輸出電感電流引入控制系統,和輸出電容電壓一起形成雙閉環控制,通過采樣輸出電感電流和輸出電容電壓,用外環電壓誤差的控制信號去控制內環電流,調節電流使輸出電壓跟蹤參考電壓值,提高系統的動態響應。雙閉環控制系統由于存在內環回路,增大控制系統帶寬,使得逆變器動態響應加快,輸出電壓的諧波含量減小,對非線性負載的適應能力加強。外環調節器可以按照負荷的變化相應地調整內環調節器的給定值,使調節系統仍然具有較好的品質,所以雙閉環控制系統對負荷變化具有較強的適應能力,可使逆變電源的輸出性能得到較大的改進。為了簡化電壓外環設計,可將電流內環看成一個比例環節,電壓外環看成一個PI環節。圖4為雙環控制系統框圖。
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