STM32控制的高性能全数字正弦波逆变电源设计

"本文介绍了一种基于STM32的高性能全数字式正弦波逆变电源设计方案，该方案包括推挽升压电路和全桥逆变电路，通过STM32单片机控制实现PWM和SPWM驱动，具有多种保护功能，并达到了高效率和低THD。" 在电力电子领域，逆变电源是一种关键设备，它能将直流电转换为交流电，满足各种应用场景的需求。本文提出的逆变电源设计方案着重于提高性能和效率，适合于对电源质量要求严格的场合，如精密仪器供电。 首先，设计方案的核心是前后两级电路架构。前级采用推挽升压电路，该电路由两个功率开关管交替导通，将输入的低压直流电提升至约350V的母线电压，确保有足够的能量供应后续的逆变过程。这种升压方法相比传统的工频变压器，具有更高的转换效率和更小的体积。 后级采用全桥逆变电路，由四个功率开关管组成，通过SPWM（Sine Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制）技术生成接近正弦波形的交流输出。逆变桥的输出经过滤波器平滑波形，然后通过隔离变压器进行电压采样，同时利用电流互感器进行电流采样，这些采样信号用于形成反馈回路，确保输出电压和电流的稳定。 STM32单片机在本方案中扮演了重要角色，它不仅生成升压级的PWM驱动信号，也负责逆变级的SPWM控制，大大简化了硬件设计，降低了成本。STM32F103VE是一款基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，具有高速处理能力和丰富的外设接口，适用于实时控制需求。 试制的400W样机展示了良好的性能指标：输出短路保护、过流保护、输入过压和欠压保护等功能保证了系统的安全性；输出频率偏差小于0.05Hz，确保了频率的精确性；满载效率超过87%，显著优于许多同类产品；电压精度控制在220V±1%，表明输出电压的稳定性；总谐波失真（THD）小于1.5%，证明了输出波形的纯净度。 逆变电源的小型化、智能化和可扩展性是现代设计的重要方向。该设计方案充分考虑了这些因素，使得逆变电源能够适应不同负载条件，提供高质量的交流输出，同时保持高效率和低噪声。这一设计思路对于推动逆变电源技术的发展，特别是对于提高便携式和分布式能源系统的性能具有重要意义。