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电子与信息工程学院 本科毕业论文(设计) 文 献 综 述 学生姓名： 肖 瑟 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 黄 烜 2010年 12 月 前言 目前，开关电源正在朝着智能化、模块化、高频化、绿色化，小型化等方向发展。以单片机为核心设计制造出来的新一代智能微型开关电源不但电路结构简单，紧凑，而且单片机具有强大的计算与控制功能，可减少干扰信号及模拟电路引起的误差，大大提高开关电源和输出电压的精度。 单片机控制开关电源，单从对电源输出的控制来说，可以有几种控制方式。1.单片输出一个电压（经DA芯片或PWM方式)，用做电源的基准电压，这种方式仅仅是用作单机代替了原来的基准电压，可以用按键输入电源的输出电压值，单片机并没有加入源的反馈环，电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。2，单片机扩展AD，不断检电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，调整DA的输出，控制Pwm芯片，间接控制电源的工作。这种方式单片机已加入电源的反馈环中，代替原来的比较放大环节，单片机的程序要采用比较复杂的PID算法。3单片机扩展AD，不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定使之差，输出PWM波，直接控制电源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。 二、主体 1 PWM技术的原理分析 1. 1 均值PWM法 均值PWM 法的基本思想是根据等面积PWM控制方式的原理, 选择最佳脉冲中心线位置, 使得其PWM 波形的谐波成分最小。图1 为正弦波均值PWM 法的波形, 将控制正弦波的一周期T 分为2N 等分, 则每个区间的长度为Ts = T??2N, 区间的起始点坐标为( i??1) Ts , 终点标为iTs 。PWM 波形在tN 点是对称的, 因此只需要分析t0~ tN 区间的PWM算法即可。 2.单片机pwm技术的实现 2. 1 载波比 采用微机生成PWM 波时, 必须先确定好载波比N( 或2N) 。对于变频器来说,如果频率变化的范围较大, 那么整个频率范围内采用同一个载波比的同步调方案, 难以兼顾高频和低频输出时的性能。选用较高频时往往会由于输出PWM 开关频率过高, 会造成开关器件的损耗增加, 对器件开关频率极限要求也会提高 等缺点, 而选择较小的载波比, 又会造成低频输出时过于稀疏, 使电流脉动增大, 谐波分量增加等缺点。最常用的方法是分段同步调制的方法, 以获得较好的控制特性。 2. 2 PWM 波开关频率极限 由于PWM 波是通过单片机CPU 实时计算的, 因此所选择PWM 算法的数据处理量大小以及CPU 的处理速度是影响输出PWM 波开关频率极限的主要因素设计时必须保证单片机能输出的PWM 波的最高开关频率能能满足逆变器的要求, 当然对逆变器的最低工作频率要求是很容易满足的。 2. 3 PWM 波的输出频率和调制深度指令 在变频调速系统中, 由于逆变器的输出频率是可调的, 因而要求PWM 算法的输出频率和调制深度都能根据实际需要变化以适应电动机U?? f 或恒功率制要求。图2 是PWM 波控制的变频调速系统原理框图。一般逆变器的输出频率可以通过以下3 种方式输入: 1) 输出频率指令通过调节电位器电压的方式给定, 由CPU 以A??D 转换的形式读入, 该方法在内部带有A??D 转换器的单片机中实现是非常方便的。 2) 逆变器输出频率指令由电压频振荡器( 如4046 集成IC 芯片) 转换成频率与输入电压成比例变化的脉动信号, 由CPU 采样此脉冲信号的频率获得此指令。 3) 逆变器输出频率指令直接在程序中计算生成。调制深度M 也可以采取类似的方法读入CPU。当CPU 计算速度允许时, 采取上述第3 种方法是最灵活和有效的, 可以最大限度地降低硬件成本, 提高系统的可靠性和经济性。 2. 4桥臂互锁及死区时间 逆变器同一桥臂上下两管的驱动信号必须互锁( 互补) 通断以防止桥臂直通而发生短路, 而且两驱动信号间必须留有一定的死区时间, 以防止一管还未全关断另一管便开始导通的短路故障。此要求可以在单片机PWM 波计算程序中加以考虑。然而这样做往往会加大单片机的数据处理工作量, 而且仅靠软件实现 上下桥臂开关管的互锁和死区延时也不可靠, 因此, 为保证电路的安全性, 建议最好在硬件电路设计上充分考虑并实现此项要求。 2. 5 初始状态及故障封锁 任何一款型号的CPU, 工作前总存在复位状态, 此时CPU 各I??O 输出口为全%1或全%0,设计时应避免在