[发明专利]一种基于STC单片机的逆变器SPWM控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于STC单片机产生SPWM波形来控制逆变电路，使直流电转换为与电网电压同步的交流电的电子技术领域，具体地说涉及到一种基于单片机的三电平SPWM波形控制技术，主要运用于逆变器中。

背景技术

近年来，随着逆变电源在各行各业中的广泛应用，特别是在光伏并网发电中起到了不可替代的作用，采用正弦波脉冲宽度调制技术（SPWM）来控制逆变电源提高整个发电系统的效率一直是热点问题。所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，让脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出，对逆变器的开关器件进行控制。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛采用。脉冲宽度调制波形产生的方法大体有三种：一种是采用模拟电路产生；一种是采用专用集成电路产生；另一种是由微型计算机直接产生。

采用模拟电路生成SPWM波形的方法实时性好，但是其电路复杂，可靠性低，灵活性差，输出波形优化困难。为增加该方法的灵活性和可靠性，可以利用单片机的计算及存储功能和D/A转换器参与三角波和正弦波的生成或直接生成SPWM波形。

直接采用集成电路产生SPWM波的方法简单可靠，方便易行，目前市场上有多种类型的集成电路，如单相PWM发生器集成电路TL494和SG3524，以及用于三相SPWM的专业集成电路HEF4752和SLE4520。

采用微处理器的SPWM控制是最近发展的最迅速的方法，是借助单片机，DSP等微控制器来实现SPWM的数字控制方法，由于内部集成了多个控制电路，如PWM电路，可编程计数器阵列等，使这种方法具有控制电路简单，运行速度快，抗干扰能力强等优点。

发明内容

本发明的目的是为了削减传统SPWM波形中的谐波成分，减小逆变器输出的电流和电压对逆变器或负载以至于电网产生的影响，提高系统的安全稳定性和效率，提出了一种基于STC单片机（STC12C5628AD）的逆变器SPWM控制技术。该系统采用单片机STC12C5628AD产生双极性SPWM波形来控制逆变电路开关，应用于三相逆变电源。

本发明提供的一种基于STC单片机的逆变器SPWM控制方法，用于实现对太阳能发电系统的交流电并网，该方法的实现由四部分组成，基于STC单片机的SPWM波形产生单元、IGBT三相逆变单元、三相变压器以及滤波电路单元；其中，

基于STC单片机的SPWM波形产生单元，是在KeilC51上进行编程，把程序烧写到单片机中产生SPWM波形对三相逆变电路单元进行控制；

三相逆变单元，采用电压型三相桥式逆变电路，逆变开关器件采用IGBT，并用TLP250来进行驱动；

三相变压器，采用型号为SG-150VA的三相隔离变压器，对交流电进行隔离，提高安全性能；

滤波电路单元，采用型号DL-10D36的LCR低通滤波器，抑制谐波的产生，提高系统的效率。

本发明的技术原理：

1）利用STC12C5628AD系列单片机来产生SPWM波形，有A/D转换，32-pin，有27个I/O口，如图2所示。考虑到SPWM控制的两种方案，即单极性调制和双极性调制，这里选择双极性SPWM波形调制方案。在选用软件方法的时候考虑到面积等效方法相对于其它方案具有谐波小，抑制谐波能力较强的优点，而且实时控制简单，软件容易实现，所以采用面积等效原理实现SPWM控制。同时将用STC单片机组成的逆变控制模块用于控制三相逆变器。单片机还具有8路10位A/D转换，可以方便的对输入、输出的电压、电流进行监控和显示。信号经单片机自带A/D转换器传至单片机进行处理，这种结构能根据外面的实际电压自动选用相应的量程检测电压，使电压越小时，检测到的电压精度越高，有助于更精确地控制充电过程中的充电电压的变化。霍尔式电流传感器检测充电电流信号，并将检测到的电流信号经过一定的换算处理从单片机自带的A/D转换器传至单片机进行处理，该传感器精度高，能精确的检测到充电电流0.1A的变化。