stm32的逆变器的设计与实现【字数：14707】
逆变器是电源领域中的关键部分。传统逆变器为模拟控制，由于模拟控制系统的缺陷是结构复杂、易受干扰以及难以调试等，相对而言数字化控制系统的优势在于结构简单、控制精度高以及容易进行算法升级等，所以逆变电源数字化是逆变电源的升级方向。本设计以 STM32 为控制核心的逆变电源主电路设计，分析了逆变电源主要的拓扑结构及其原理，选择了电压源型逆变电源主电路结构和以 STM32为控制核心的控制电路。将逆变电源硬件电路分解为逆变主电路、控制电路及辅助电路等进行详细分析与设计，其中重点介绍了主电路和控制电路的设计过程，给出了输入滤波电容，输出滤波器和高频变压器的计算公式以及设计参数。对逆变电源系统软件部分进行了设计。给出了逆变电源控制系统软件的主程序流程，对 SPWM 信号发生程序行了详细的分析；然后详细阐述了 ADC 模块及数字化PID 程序的设计过程，对于各个子程序给出了程序流程图。 通过软硬件的调试，本设计能够实现在正常输入的情况下实现稳定的准确的电压输出，输出波形为正弦波，波形畸变小输出稳定，符合本课题的设计要求。
目录
1．绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外现状与发展趋势 1
1.2.1 国内外现状 1
1.2.2 发展趋势 2
1.3 论文章节安排 2
2. 系统设计目标及方案分析 3
2.1 系统设计目标 3
2.2 升压电路拓扑结构分析 3
2.3 逆变电路分析 5
2.4 闭环控制分析 5
2.5 系统总体设计方案 6
3. 系统硬件电路设计 8
3.1 硬件总体设计 8
3.2 逆变器主电路设计 9
3.2.1 升压电路设计 9
3.2.2 逆变电路设计 9
3.2.3 高频变压器分析与选型 10
3.2.4 整流滤波电容分析与选型 11
3.2.5 功率型开关管分析与选型 12
3.2.6 LC低通滤波电路设计 12
3.3 逆变器控制电路设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
计 14
3.3.1 单片机最小系统设计 14
3.3.2 驱动信号隔离电路设计 15
3.3.3 推挽功率MOS管驱动电路设计 15
3.3.4 全桥MOS管驱动电路的设计 16
3.3.5 采样电路设计 17
3.4 显示电路与电源电路设计 18
3.5 保护电路设计 19
3.6 本章小结 20
4. 系统软件程序设计 21
4.1 软件整体设计方案 21
4.2 推挽PWM产生程序设计 21
4.3 逆变SPWM产生程序设计 22
4.4 采样程序设计 22
4.5 闭环控制程序设计 23
4.6 OLED显示程序设计 24
4.7本章小结 25
5.系统调试与结果分析 26
5.1 硬件电路调试 26
5.2 程序软件调试 26
5.3 结果测试与分析 27
5.4 本章总结 28
6. 总结与展望 29
6.1 总结 29
6.2 展望 29
6.3 对环境及社会可持续发展的影响 29
参考文献 30
附录 31
附录1 系统硬件电路原理图和PCB图 31
附录2 系统实物图 37
附录3 部分核心源代码 37
致谢 42
1．绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着科技的迅速发展，国内外的能源供应越来越紧缺，为了更精准高效的利用清洁能源，电源技术越来越重要，电源技术的发展也将越来越被重视，现代科技的发展离不开电源，电源技术是现代科技发展的核心，电源技术的升级换代能够使电能得到更加高效的利用，所以对逆变技术的研究显得尤为重要。
逆变器是电源技术的重要组成部分之一，它是将直流电转化为交流电的装置，能够完成此过程的电路称之为逆变电路，完成此过程的装置称之为逆变器。
逆变器具有轻便、小巧易便携的功能，在一些没有市电的情况下逆变器的存在变的尤为重要，因此逆变器有了广泛的用途，逆变器得到了快速的发展。如今太阳能，风能等清洁能源被广泛应用，而太阳能、风能发电转化出来的是直流电压，在很多设备上无法直接使用，需要使用逆变器将其转化成可直接被使用的电能，因此逆变器成为必不可少的一部分，而逆变器的使用不仅限于光伏、风力发电行业。如今逆变器已广泛应用于不间断电源、交流电机控制、车载逆变电源、医用电源等各个领域。
因此对逆变器的研究变的十分有意义，相信在不久的将来逆变技术会得到越来越重要的发展。
1.2 国内外现状与发展趋势
1.2.1 国内外现状
如今的国外逆变器的技术主要集中在欧美等国。它们在处理器与大功率开关管的技术发展较早，且技术成熟稳定，因此在硬件方面具有先天的优势，率先研发出了推挽、半桥、全桥等主电路拓扑结构，有了硬件的基础，逆变软件技术发展也势如破竹，出现了如今较为常用的软开关技术、多电平技术和数字PWM控制技术。因此来自于欧洲的SMA公司占据着市场的主导地位，目前最高可以将逆变器的效率做到99%以上，在大功率逆变器的效率指标方面遥遥领先于其他厂商。
而国内在新能源产业利好政策的驱动下，逆变器的需求量也迅速增大，由于国外在元器件的技术方面具有垄断的地位，国内厂商主要通过引进国外优质的电子元器件，对逆变器进行系统级的研究，优化电路拓扑结构、研究新型的控制方式、优化逆变器成本。国内也涌现出了一大批优秀的逆变器企业，并且迅速崛起成为市场上的翘楚，如今在国内市场上也难见其他国外品牌。
1.2.2 发展趋势
化学能源日渐稀少，对逆变器的效率要求变的越来越高。简单的逆变器的控制已经不能满足科技发展的需求，单片机、DSP等各种新型器件和新型拓扑的应用，各种新型控制方式的出现，促使逆变器的效率不断提高，目前逆变器的最大效率已经达到99%。
未来的逆变器可以加入基于AI的算法控制，使得控制更加的智能，效率更高，能够自学习不同负载所对应的不同的控制方式。更加进一步的智能化。从不会说话设备变成能思考、能听、能说、能感知的智能设备。将逆变器接入互联网中，便可以对逆变器进行远程的控制，使逆变器的利用效率更高。
逆变器的安全也尤为重要，各种保护电路设计的完善，不仅能确保逆变器的安全，更能保护负载的安全，也能更好的保护人身安全，确保更加安全可靠，逆变器的环境适应能力应不断提高随着沿海、沙漠、高原等各种恶劣环境下的应用。
目录
1．绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外现状与发展趋势 1
1.2.1 国内外现状 1
1.2.2 发展趋势 2
1.3 论文章节安排 2
2. 系统设计目标及方案分析 3
2.1 系统设计目标 3
2.2 升压电路拓扑结构分析 3
2.3 逆变电路分析 5
2.4 闭环控制分析 5
2.5 系统总体设计方案 6
3. 系统硬件电路设计 8
3.1 硬件总体设计 8
3.2 逆变器主电路设计 9
3.2.1 升压电路设计 9
3.2.2 逆变电路设计 9
3.2.3 高频变压器分析与选型 10
3.2.4 整流滤波电容分析与选型 11
3.2.5 功率型开关管分析与选型 12
3.2.6 LC低通滤波电路设计 12
3.3 逆变器控制电路设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
计 14
3.3.1 单片机最小系统设计 14
3.3.2 驱动信号隔离电路设计 15
3.3.3 推挽功率MOS管驱动电路设计 15
3.3.4 全桥MOS管驱动电路的设计 16
3.3.5 采样电路设计 17
3.4 显示电路与电源电路设计 18
3.5 保护电路设计 19
3.6 本章小结 20
4. 系统软件程序设计 21
4.1 软件整体设计方案 21
4.2 推挽PWM产生程序设计 21
4.3 逆变SPWM产生程序设计 22
4.4 采样程序设计 22
4.5 闭环控制程序设计 23
4.6 OLED显示程序设计 24
4.7本章小结 25
5.系统调试与结果分析 26
5.1 硬件电路调试 26
5.2 程序软件调试 26
5.3 结果测试与分析 27
5.4 本章总结 28
6. 总结与展望 29
6.1 总结 29
6.2 展望 29
6.3 对环境及社会可持续发展的影响 29
参考文献 30
附录 31
附录1 系统硬件电路原理图和PCB图 31
附录2 系统实物图 37
附录3 部分核心源代码 37
致谢 42
1．绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着科技的迅速发展，国内外的能源供应越来越紧缺，为了更精准高效的利用清洁能源，电源技术越来越重要，电源技术的发展也将越来越被重视，现代科技的发展离不开电源，电源技术是现代科技发展的核心，电源技术的升级换代能够使电能得到更加高效的利用，所以对逆变技术的研究显得尤为重要。
逆变器是电源技术的重要组成部分之一，它是将直流电转化为交流电的装置，能够完成此过程的电路称之为逆变电路，完成此过程的装置称之为逆变器。
逆变器具有轻便、小巧易便携的功能，在一些没有市电的情况下逆变器的存在变的尤为重要，因此逆变器有了广泛的用途，逆变器得到了快速的发展。如今太阳能，风能等清洁能源被广泛应用，而太阳能、风能发电转化出来的是直流电压，在很多设备上无法直接使用，需要使用逆变器将其转化成可直接被使用的电能，因此逆变器成为必不可少的一部分，而逆变器的使用不仅限于光伏、风力发电行业。如今逆变器已广泛应用于不间断电源、交流电机控制、车载逆变电源、医用电源等各个领域。
因此对逆变器的研究变的十分有意义，相信在不久的将来逆变技术会得到越来越重要的发展。
1.2 国内外现状与发展趋势
1.2.1 国内外现状
如今的国外逆变器的技术主要集中在欧美等国。它们在处理器与大功率开关管的技术发展较早，且技术成熟稳定，因此在硬件方面具有先天的优势，率先研发出了推挽、半桥、全桥等主电路拓扑结构，有了硬件的基础，逆变软件技术发展也势如破竹，出现了如今较为常用的软开关技术、多电平技术和数字PWM控制技术。因此来自于欧洲的SMA公司占据着市场的主导地位，目前最高可以将逆变器的效率做到99%以上，在大功率逆变器的效率指标方面遥遥领先于其他厂商。
而国内在新能源产业利好政策的驱动下，逆变器的需求量也迅速增大，由于国外在元器件的技术方面具有垄断的地位，国内厂商主要通过引进国外优质的电子元器件，对逆变器进行系统级的研究，优化电路拓扑结构、研究新型的控制方式、优化逆变器成本。国内也涌现出了一大批优秀的逆变器企业，并且迅速崛起成为市场上的翘楚，如今在国内市场上也难见其他国外品牌。
1.2.2 发展趋势
化学能源日渐稀少，对逆变器的效率要求变的越来越高。简单的逆变器的控制已经不能满足科技发展的需求，单片机、DSP等各种新型器件和新型拓扑的应用，各种新型控制方式的出现，促使逆变器的效率不断提高，目前逆变器的最大效率已经达到99%。
未来的逆变器可以加入基于AI的算法控制，使得控制更加的智能，效率更高，能够自学习不同负载所对应的不同的控制方式。更加进一步的智能化。从不会说话设备变成能思考、能听、能说、能感知的智能设备。将逆变器接入互联网中，便可以对逆变器进行远程的控制，使逆变器的利用效率更高。
逆变器的安全也尤为重要，各种保护电路设计的完善，不仅能确保逆变器的安全，更能保护负载的安全，也能更好的保护人身安全，确保更加安全可靠，逆变器的环境适应能力应不断提高随着沿海、沙漠、高原等各种恶劣环境下的应用。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/wlw/229.html
