摘要：介紹了一個(gè)用于ups和可再生能源的小功率dc/ac電源的設(shè)計(jì)。該電源由高頻dc／dc環(huán)節(jié)和spwm dc／ac環(huán)節(jié)組成。由uc3846控制的dc/dc環(huán)節(jié)采用具有變壓器的推挽電路，實(shí)現(xiàn)低壓直流到高壓直流的變換并克服變壓器的偏磁?；趍otorola的dsp芯片56f80l實(shí)現(xiàn)dc／ac環(huán)節(jié)的spwm信號(hào)發(fā)生、輸出交流電壓調(diào)節(jié)和整個(gè)電源的監(jiān)測(cè)和保護(hù)。該電源具有體積小，逆變效率高，波形質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞：隔離直流／直流轉(zhuǎn)換；正弦脈寬調(diào)制；驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生；輸出電壓調(diào)節(jié) 0 引言
　　目前，小功率dc／ac電源在ups以及可再生能源領(lǐng)域(如光伏戶用電源)得到了廣泛的應(yīng)用。該類電源的功能是將低壓直流轉(zhuǎn)換為市電交流。這類電源的一種主電路結(jié)構(gòu)是由高頻dc/dc和dc／ac(逆變)兩個(gè)環(huán)節(jié)組成。輸出波形和轉(zhuǎn)換效率是衡量這類產(chǎn)品的重要指標(biāo)，而保證這些指標(biāo)的關(guān)鍵之一是其控制器的設(shè)計(jì)。

　　本文介紹一個(gè)基于高性價(jià)比16位數(shù)字信號(hào)控制器dsp 56f801和脈寬調(diào)制芯片uc3846的dc／ac電源設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了裝置中控制信號(hào)的發(fā)生和測(cè)量信號(hào)的檢測(cè)，采用了電壓有效值反饋加前置濾波pid調(diào)節(jié)器的數(shù)字控制和硬件與軟件相結(jié)合的抗干擾措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該設(shè)計(jì)的dc／ac電源的輸出波形、效率和可靠性等指標(biāo)均有所提高。1 主電路工作原理
　　圖1為該設(shè)計(jì)的主電路結(jié)構(gòu)，其中24v蓄電池的直流電壓經(jīng)過開關(guān)管s1和s2，高頻變壓器t、橋式整流器、l1和c1升壓為360v的直流高壓，再經(jīng)s1～s6組成的逆變橋得到220v/50hz的交流輸出。1.l dc／dc環(huán)節(jié)
　　采用變壓器的升壓dc／dc環(huán)節(jié)中的原邊逆變電路拓?fù)溆邪霕蚴健⑷珮蚴?、椎挽式等。半橋式電路輸出電平只能為蓄電池電壓的一半，全橋式電路由于其?dǎo)通同路中存在2個(gè)管壓降，因此在低直流電壓回路中采用這兩種電路拓?fù)鋵⑾拗蒲b置的效率，而推挽結(jié)構(gòu)可充分利用蓄電池電壓，同時(shí)在導(dǎo)通回路中只有一個(gè)管壓降，因此本設(shè)計(jì)采用了推挽式結(jié)構(gòu)。

　　推挽變換器每周期內(nèi)s1和s2在各自的半周期內(nèi)導(dǎo)通一次。為了防止變壓器的偏磁，s1和s2輪流導(dǎo)通的時(shí)間要相等，變壓器原邊的中心抽頭繞組的繞制要注意對(duì)稱。

　　變壓器副邊將與原邊耦合產(chǎn)生的交流電壓升壓，然后經(jīng)不控整流得到高壓直流
電壓。dc／dc環(huán)節(jié)中的直流電壓關(guān)系由式(1)描述。
式中：vdc1為蓄電池電壓；
vdc2為dc／dc環(huán)節(jié)的輸出電壓；
n2為副邊匝數(shù)；
n1為原邊匝數(shù)：
d為占空比。

1．2 dc／ac環(huán)節(jié)
　　dc／ac變換器的主電路為由4個(gè)mos管構(gòu)成的單相橋式逆變電路，將360v的直流電壓轉(zhuǎn)換成220v／50hz的交流電壓。

　　spwm調(diào)制又分為非倍頻和倍頻兩種方式，本文采用倍頻單極性spwm調(diào)制的逆變器，這種方式可以在不改變開關(guān)管工作頻率的情況下，通過對(duì)門極脈沖控制，使得輸出波形中最低次諧波頻率是開關(guān)頻率的2倍，從而可以減小濾波器的容量和體積。單相單檄性倍頻調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生可以有兩種方法，一種是用頻率與幅值均相同，但相位卻相反的兩個(gè)正弦波和頻率為fc的三角載波交截，另一種是用頻率與幅值均相同，但相位卻相反的兩個(gè)頻率為fc的三角載波與一個(gè)正弦波交截，其結(jié)果均產(chǎn)生兩組pwm驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制單相逆變橋的兩臂，逆變輸出波形的等效載波頻率為2fc，本文采用的是前一方案。2 電源的控制結(jié)構(gòu)
　　dc／dc環(huán)節(jié)由電流控制型脈寬調(diào)制器芯片uc3846控制。該芯片支持一個(gè)雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)、逐脈沖的電流限幅、對(duì)稱性校正和多電源模塊的并聯(lián)等功能。dc／dc環(huán)節(jié)由uc3846外部rc元件設(shè)置工作頻率為50khz。本設(shè)計(jì)中測(cè)量dc／dc環(huán)節(jié)的輸出電壓vdc2以形成電壓外環(huán)，同時(shí)還將電流互感器套在變壓器t的輸入母線上測(cè)量流過主開關(guān)管的電流以形成電流內(nèi)環(huán)，通過uc3846形成雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)tout，以維持vdc2的穩(wěn)定。uc3846通過其外接元件可方便地設(shè)定dc／dc環(huán)節(jié)高壓側(cè)輸出電壓和低壓側(cè)的電流限幅值。

　　motorola公司的56f801為一種16位數(shù)字信號(hào)控制器(dsc)芯片，它將數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)和微控制器豐富而靈活的外設(shè)集成在一個(gè)芯片中，可并行操作的3個(gè)執(zhí)行單元在一個(gè)指令周期中執(zhí)行6個(gè)操作，為多種應(yīng)用提供廉價(jià)的解決方案。它的一個(gè)突出特點(diǎn)是提供pwm和adc模塊，支持多電機(jī)或多相控制。56f801的pwm模塊生成spwm信號(hào)方便簡(jiǎn)潔，無需占用定時(shí)器資源。本設(shè)計(jì)中該芯片產(chǎn)生dc／ac環(huán)節(jié)巾s3~s6的pwm驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，履行測(cè)量和控制的任務(wù)。
3 spwm脈寬調(diào)制波的產(chǎn)生
　　倍頻spwm的實(shí)現(xiàn)是通過56f801的pwm模塊來完成的。