臧斌斌 游超 蒋诚

摘要：本系统主利用专用集成SPWM芯片EG8030产生三相SPWM波，通过半桥驱动芯片IR2104驱动功率MOS管IRF3205全桥，完成了DC-AC逆变。采用飞思卡尔公司的K60单片机控制电路，通过调节EG8030芯片的反馈深度，实现闭环调制用48V作为直流电源模拟蓄能发电系统，对主辅电路进行供电，通过滤波电路、采样电路等低功耗模块，实现题目要求的各项指标。

关键词：SPWM波；DC-AC逆变；K60单片机；闭环调制。

一、设计方案工作原理

使用 MOS 全桥进行DC-AC 逆变，用 SPWM 调制技术，设计并制作了一种为微电网模拟系统，经过调制可以实现三相交流电的要求。整个模拟并网发电系统由K60单片机作为控制核心，用EG8030集成芯片生三相SPWM波， 经 IR2104将其放大后控制全桥输出指定频率波形，由 LC 滤波后经变压器输出。模拟装置有控制速度快、精度高，应用范围宽，允许误差范围效率高等优点。系统具有欠压、过流保护功能。

二、 技术方案比较分析

1、设计电路方案

采用EG8030芯片，EG8030 是一款数字化的、功能完善的自带死区控制的三相纯正弦波逆变发生器芯片，外接 16MHz 晶体振荡 器，能产生高精度、失真和谐波都很小的三相 SPWM 信号。芯片采用 CMOS 工艺，内部集成 SPWM 正弦发生器、死区时间控制电路、幅度因子乘法器、软启动电路。

2、控制系统方案分析比较

采用以k60为核心的控制，K60是飞思卡尔公司推出的以ARM-CORTEX-M4为内核的32位MCU。其性能可以完全满足题目要求。

三、系统理论分析及其计算

1、逆变器提高效率的方法

逆变电路的开关损耗主要是逆变器开关导通损耗、开关损耗、滤波电路损耗减小损耗，围绕这个中心点，我们考虑从以下几个方面去解决这个问题。

（1）、采用导通内阻小的开关管，IR3205是一款低内阻的MOS管，我们在符合题目要求的基础上，采用低导通内阻的MOS，大大减小了开关损耗，提高了效率。

（2）、对于开关损耗，我们通过选用更低的电流密度；根据电路适当的调整我们的开关频率，以达到降低开关损耗的目的。

2、滤波电路方案及参数选择

桥式逆变产生的是三路SPWM波，所以，我们必须选择合适可靠的滤波方案，才能得到优美的三相电流。对于滤波电路，我们选择LC滤波电路，通过选择合适的LC参数，构成低通滤波电路，我们借用multism 仿真软件进行仿真，再根据电路进行合适的调整，得到了比较好的波形。

通过我们的计算可知，有当L=2mh，再加上两个1ufde CBB电容时，构成的低通滤波器比较好。截止频率f=2000Hz，波形畸变比较小。

四、电路单元模块设计

本系统的电路单元模块主要由DC-AC模块，SPWM波调制模块，驱动电路，闭环反馈构成。

1、DC-AC主电路

IRF3205 是一款快速 MOSFET 管，漏极电流 D I 达到98A，漏源导通电阻 RDS 仅为 0.008 欧 姆，在高频率导通关断的工作模式下损耗低，性能非常优良。

2、EG8030三相SPWM波调制

EG8030 是一款数字化的、功能完善的自带死区控制的三相纯正弦波逆变发生器芯片，外接 16MHz 晶体振荡 器，能產生高精度、失真和谐波都很小的三相 SPWM 信号。

3 、驱动电路

驱动电路采用 IR2104，IR2104是功率 MOSFET 和 IGBT 专用栅极驱动集成电路， IR2110 死区可调，可以防止上下管直接导通造成 H 桥的效率很低。

4、 DA反馈控制电路

闭环控制由单片机输出不同电压大小的DA控制EG8030的反馈深度，从而实现闭环检测。而单片机输出电压最大为3.3V，所以，需要加一个运放放大器实现电压的转换。

四、程序设计

本系统采用EG8030芯片驱动主电路工作，用电压互感器和整流桥对输出端的交流信号进行采样，然后反馈到单片机上，单片机通过PID调节算法输出DA，控制E8030的反馈深度，以达到对输出的控制，从而实现闭环。

五、系统测试

5.1测试环境和仪器

（1）测试环境：实验室内，常温常压

（2）测试仪器：F40型数字合成函数信号发生器/计数器；

GOS 6103C 100MHZ模拟双踪示波器；

DH1718E-4型直流双路跟踪稳压稳流电源；

5.2测试数据

（1）闭合S，仅用逆变器1向负载提供三相对称交流电。负载线电流有效值 为2A时，测得以下数据：

逆变器1给负载供电，负载线电流有效值 为2A时，测得以下数据：