单相逆变器的软件编程设计

单相逆变器的软件编程设计摘要逆变电源技术是电力电子技术的重要组成部分。逆变电源是一种采用开关方式的电能变换装置,它从交流或直流输人获得稳压、稳频的交流输出。衡量逆变电源性能高低的主要指标是输出电压的品质，输出电压品质由以下特性来衡量:稳压特性、稳频特性、波形特性、动态特性、电压调制特性。逆变电源之所以能得到广泛应用，是因为它能实现以下功能：逆变电源能将直流电转换为交流电；变频，逆变电源能将市电转换为用户所需频率的交流电；变相，逆变电源能将单相交流电转换为三相交流电,也能将二相交流电转换为单相交流电。逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的20世纪60年代，逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。最初的逆变电源采用晶闸管（SCR）作为逆变器的开关器件，称为可控硅逆变电源。随着半导体技术和变流技术的发展，自关断的电力电子器件脱颖而出，相继出现了电力晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等等。自关断器件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能。由于自关断器件的使用，使得开关频率得以提高，从而逆变桥输出电压中低次谐波的频率比较高，使输出滤波器的尺寸得以减小，而且对非线性负载的适应性得以提高。近十年来发展起来的新型电源控制技术，目前仍在不断地完善和发展之中，使逆变电源的性能有了质的飞跃。本次是基于MOSFET管构建的逆变器软件编程设计，使用的核心器件为单片机AT89S52及功率驱动集成芯片IR2110。本课题使用单片机AT89S52通过编程产生50Hz的准正弦方波，为逆变器提供输出功率信号，去推动MOS功率管。本次设计采用的电路拓扑为单相全桥逆变电路，用两片IR2110驱动全桥电路，每片分别驱动上下MOSFET，其耐压为500V。IR2110用于驱动全桥逆变器用以控制MOSFET的通断，在IR2110的外围电路使用二极管和齐纳二极管防止MOSFET的同时导通而击穿。美国IR公司生产的IR2110驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。该芯片具有驱动电流大，速度快，外围电路简单，可驱动母线电压高达500V的全桥，对输入信号要求低等优良性能。关键词：逆变电源、晶体管（MOSFET）、驱动芯片IR2110、单片机AT89S52SinglephaseinvertersoftwareprogrammingdesignAbstractInverterpowersupplypowerelectronictechnologyisanimportantpartofthetechnology.Inverterpowersupplyisawayofusingswitchpowertransformationdevice,itfromacordcinputvoltage,frequencyofstabilityforacoutput.Measuretheperformanceofhighandlowinverterpowersupplymainindexisthequalityoftheoutputvoltage,outputvoltagequalitybythefollowingcharacteristics:tomeasurevoltagestabilityfrequencycharacteristics,characteristicsandwaveformcharacteristics,dynamiccharacteristics,voltageregulationcharacteristics.Theinverterpowersupplycanbewidelyapplied,becauseitcanrealizethefollowingfunctions:inverterpowersupplycanconvertalternatingcurrent,directcurrentFrequencyconversion,inverterpowersupplyfortheusertoconverttheutilityfortheacfrequency;Indisguisedform,inverterpowersupplysingle-phaseacconversioncanbeforthree-phaseac,alsocantwophaseacconversionforsingle-phaseac.Inverterpowersupplyappearedinpowerelectronictechnologyrapiddevelopmentofthe1960s,inverterpowersupplyisthedevelopmentofthepowerelectronicsdeviceandthedevelopmentofthecontacttogether,thedevelopmentofthedevicedrivesthedevelopmentofinverterpowersupply.Theoriginalinverterpowersupplyusingthyristor(SCR)asinverterswitchdevice,calledthethyristorinverterpowersupply.Withsemiconductortechnologyandvariableflowtechnologydevelopment,sinceshutoffthepowerelectronicdevices,haveappearedoutpowertransistor(GTR),canshutoffthethyristor(GTO),powerfieldeffecttransistorsMOSFET),insulation(gatebipolartypetransistor(IGBT),andsoon.Sincetheshutoffdeviceintheapplicationofinvertercangreatlyimprovetheperformanceoftheinverterpowersupply.Becausetheshutoffdevice,makingtheswitchfrequencyofusehasbeenimproved,andthusoutputvoltageinverterbridgelowtimeharmonicfrequencyishigher,tomaketheoutputfiltersize,andwasreducedtotheadaptabilityofthenonlinearloadcanbeincreased.Nearly10yearstodevelopthenewpowerupcontroltechnology,isstillincontinuouslyimproveanddeveloping,maketheperformanceoftheinverterpowersupplywithaqualitativeleap.ThisisbasedontheconstructionoftheMOSFETinvertersoftwareprogrammingdesign,usethecoredeviceformonolithicintegratedcircuitAT89S52andpowerdriveIR2110integratedchips.ThistopicusemonolithicintegratedcircuitAT89S52throughtheprogrammingproduce50Hzacsquare-wave,mustsineforinverterpoweroutputsignal,providetopromoteMOSpowertube.ThisdesignUSESthecircuittopologyforsingle-phasebridgeinvertercircuits,withtwopiecesofIR2110drivethewholebridgecircuit,everypieceofdriveupanddowntheMOSFETrespectively,compressionfor500V.IR2110usedtodrivethewholebridgetocontroltheMOSFETinverterwasusedtobreakintheperipheryofthecircuit,IR2110usingdiodeandzenerdiodespreventMOSFETandatthesametimeconductionandbreakdown.TheUnitedStatesIRcompanyproducestheIR2110drive,withlightcouplingisolationandelectromagneticisolatedadvantages,issmallandmedium-sizedpowertransformationinthedeviceofchoiceforthedrivingdevice.Thechiphasdrivecurrent,quickspeed,simple,candrivebuffercircuitforbusvoltageupto500Vofthewholebridgeoftheinputsignal,theexcellentpropertiesoflowrequirements.Keywords：Inverterpowersupply、transistor（MOSFET）、DrivechipIR2110、AT89S52SCM引言现代电力电子技术的迅猛发展，使逆变电源广泛应用于各个领域，同时对逆变电源输出电压波形质量提出了越来越高的要求。逆变电源输出波形质量包括稳态精度高、动态性能好以及负载适应性强。这种结构简单动静态性能优良和负载适应性强的逆变电源，一直是研究者在逆变电源方面追求的目标。逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。逆变电源技术是一门综合性的争业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域⋯。逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的20世纪60年代，到日前为止，它已经历了三个发展阶段。面前，逆变电源技术的核心部分是逆变器和控制部分，虽然自关断器件的产生简化了主电路，但是它的开关频率和功率仍受一定的限制，于是逆变电源输出波形正弦度仍不是很理想。虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是有些控制方法实现起来仍很困难。因此，对逆变电源技术进行深入地研究有很大的现实意义。第1章绪论1.1电力电子技术发展概况现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术。可以预见，在21世纪电力电子技术仍将以迅猛的速度发展。以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一，这将是毫无疑问的。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气