2017电赛微电网模拟系统设计：基于STM32的三相全桥逆变方案

"本文档详述了2017年大学生电子设计竞赛中关于微电网模拟系统的电源设计方案，重点在于三相全桥逆变电路的构建。设计目标是实现一个能够满足稳压和负载调整率要求的微电网系统。文中探讨了三种不同的方案，最终选择了基于STM32F407单片机产生SPWM信号的方案，以实现高效的DC-AC转换。系统由功率主电路、控制电路、驱动电路、辅助电源电路和电压电流采样电路组成，采用PID算法进行闭环控制。此外，文档还涉及了关键参数的计算，如输出滤波电感和功率MOSFET的选择。" 本文档主要介绍的是2017年大学生电子设计大赛中的电源题目解决方案，具体为微电网模拟系统。设计的核心是三相全桥逆变电路，采用STM32F407VGT6单片机作为控制中心，通过其PWM输出端口生成三路PWM信号，驱动三相全桥电路的MOSFET，实现直流到交流的逆变。为了实现电压和电流的稳定，设计中运用了PID算法进行闭环控制，通过单片机内部的高速AD模块采集电压和电流数据。 在方案选择上，设计团队经过对比，否定了采用专用逆变芯片EG8030和模拟比较器电路生成SPWM的方式，因为前者需要用户自定义编程且硬件实现较为复杂，后者电路复杂且控制难度大。最终，他们选择了使用单片机STM32F407产生SPWM，这种数字控制方法具有更强的抗干扰能力，且外围电路简单。 系统结构包括功率主电路、控制电路、驱动电路、辅助电源电路和电压电流采样电路。其中，功率主电路采用全桥电路，控制电路由STM32F407单片机最小系统板构成，负责采样电路检测的电压电流数据，以完成闭环反馈控制，实现负载调整率的要求。 理论分析部分，设计者采用了微处理器STM32F4的定时器资源生成6路PWM，通过硬件芯片转化为互补的SPWM波，驱动开关管。同时，进行了关键参数的计算，例如输出滤波电感的计算，遵循滤波电路截止频率约为载波频率1/10的原则，确定了电感值为476uH。对于功率MOSFET的选择，考虑到输出线电压有效值和直流母线输入电压范围，确保MOSFET的安全工作。 这份方案展示了如何在2017年的电子设计竞赛中，通过巧妙地集成单片机控制技术、逆变电路和闭环控制策略，设计出一个满足微电网模拟系统需求的高效电源方案。