STM32驱动的高性能全数字正弦波逆变电源设计与特性

本文主要探讨了一种高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案，其核心是基于STM32系列单片机STM32F103VE。该逆变电源设计采用前后两阶段架构：前级为推挽升压电路，利用DC-DC转换技术将输入的12V直流电升压至约350V的直流母线电压，以减少使用大型工频变压器的需求，从而降低体积、重量和成本，提高电源效率。后级则是全桥逆变电路，通过SPWM（正弦脉宽调制）驱动，将直流母线电压转化为220V/50Hz的正弦波交流电。 逆变电源的关键技术在于单片机控制，所有输出电压、频率的稳定性和保护功能，如短路保护、过流保护、输入过压和欠压保护，都由STM32单片机实现，这极大地简化了硬件设计，提高了系统的集成度和灵活性。此外，为了应对大电流条件下的散热和效率问题，采用了准开环控制策略，确保在一定电压范围内，驱动信号的占空比保持最大，而当输入电压过高时自动调整，保持母线电压稳定。 硬件结构方面，逆变电源包含直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路以及主控制器和点阵液晶显示等组成部分。其中，采样电路对关键参数如母线电压、电流以及输出电压和电流进行实时监测，为闭环控制提供数据支持，并且保证了电源的保护功能得以执行。 在性能指标上，该400W样机表现出色，50Hz输出频率偏差小于0.05Hz，满载时效率超过87%，电压精度达到220V±1%，总谐波失真（THD）小于1.5%，满足精密仪器对逆变电源的高要求。通过数字化设计和智能控制，该逆变电源实现了小型化、智能化和可扩展性，提升了整体性能和用户体验。