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　　在實驗室中或者在家庭的某些特殊場合經常會用到三相交流電源，而如果室內配電沒有三相電源，那么就會給我們的實驗或者生活帶來很大的麻煩，針對此問題，本文提出了一種簡單并且易于實現的三相逆變電路，可以輸出三相變流電，并且具有輸出電壓以及輸出頻率等參數可以靈活調節的特點。

　　1 設計原理

　　傳統的方式是用晶體管和變壓器購成自激振蕩電路，再通過變壓器的次及輸出。以這種方式實現的電路由于晶體管工作在線性狀態，所以通常效率較低。本文將介紹一種數字方式實現的逆變電源，相比傳統的方式效率有很大的提高，而且應用中也更加的靈活方便，電路工作過程中也更加的穩定可靠。總體的設計思路如圖1所示。

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　　本系統由一個穩壓的直流電源供電，可以解決AC變換器設計穩壓電路困難的問題。橋式功率輸出級在SPWM信號發生模塊的控制下，輸出占空比隨時間變化方波。如果再用LC低通濾波器把SPWM中的載波濾掉就可以得到正弦信號。

　　直流穩壓電源的電壓決定了輸出交流的電壓，交流電的輸出電壓UO與直流供電電壓UD府在下面的關系：

　　即直流供電電壓取要輸出交流電壓的峰值，在重負載的情況下可能取值還更大一點。

　　基于上述的理論，要實現設計主要的工作就是SPWM信號的產生以及功率輸出級的設計。

　　2 電路的實現

　　2.1 SPWM信號的產生

　　首先，要產生三路SPWM信號，并且這三路信號要彼此有120°的相位差。這部分可以用FPGA或者MCU編程實現，用軟件來實現可以非常靈活地實現各種控制，為本設計實現輸出頻率可調節，調制的載波的頻率可調節提供了方便。

　　本設計采用單片機XC164S定時器硬件來產生精確的SPWM信號。定時器T12配置為循環模式，通過改變定時器的初始值，可以改變PWM的周期，從而可以控制電機的轉速。同時T12的三路通道比較模式可以裝入三路相位差為120°的比較值，同時每路的比較的輸出值設置成兩個不同的翻轉，這樣就可以控制上下兩個MOS管的導通，同時通過設置死區時間，可以使一個橋臂上兩只MOS管不同時導通，保護MOS管不被損壞。

　　2.2 MOS管驅動

　　對于這種全橋電路，要驅動下橋臂的MOS管是比較容易的，而要驅動上橋臂的MOS管就要麻煩一點，在這里選用MOS專用驅動芯片一IR211 3來完成，實際應用的電路如圖2所示。

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　　在圖2中，Hin、Lin、SD為控制信號輸入端，分別對應上下橋臂的打開和關斷以及整個電路的關斷。OUT為三相當中的一相輸出端。因為是三相全橋，所以要做三個這樣的電路。

　　在本設計中功率MOS選用IR公司的高壓大功率MOS管IRFP460，其耐壓為500V，最大電流為23A。基本上可以適應大部分應用場合的要求。

　　2.3 驅動隔離

　　為提高系統的穩定性，尤其是在要求輸出的三相電壓較高的時候，把把高壓的部分和我們SPWM信號發生以及控制的部分隔離開是非常用必要的。

　　一般情況下采用通常的光電耦合器來實現隔離是可行的，如果要求較高，這里介紹一個專用隔離芯片ADuM1200，它不但性能比光電耦合器好，而且應用起來也十分簡單，這部分電路的原理圖如圖3所示。

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　　2.4 其它模塊

　　本系統輸出的電壓是方波，如果負載只能用正弦交流電來供電，那么可以通過加一個LC濾波網絡來實現。

　　前面所述的系統實現了基本的功能，另外還有過壓保護、過流保護等模塊，各部分檢測通過單片機的ADC進行采集，在發生工作狀態異常時及時關斷輸出，保護電路不被損壞。

　　3 結束語

　　通過實驗驗證，本設計實現了三相交流電源的基本功能，通過單片機的軟件設置可以調節輸出頻率，通過調節為系統供電的直流電源電壓可以調節三相電源輸出電壓。

　　功率輸出電路選用MOS管構成的全橋而沒有采用常規的成品功率模塊(IPM)。主要出于下面幾點的考慮：

　　(1)MOS管具有更低導通內阻，所以開關管上的損耗很小，電路的效率比較高;

　　(2)MOS管的開關速度較快，這樣開關損耗就比較小，可以采用較高頻率的載波，如果要求輸出的交流電頻率較高，這一點比較實用。

　　(3)可以通過選用不同型號參數的MOS管，來適用不同的應用場合。本設計只要稍改動一下軟件就可以用在無刷電機驅動中。