車載逆變電源逆變器設(shè)計中PIC單片機的應(yīng)用分析

張西安

【摘要】 目前，我國的汽車電器市場十分火熱，大功率車載逆變器的設(shè)計受到了人們的關(guān)注。本文筆者結(jié)合實驗研究，重點分析了車載逆變電源逆變器設(shè)計中PIC單片機的應(yīng)用，具體如下。

【關(guān)鍵詞】 車載逆變電源 逆變器 PIC單片機 單極性正弦脈寬調(diào)制（SPWM）

當(dāng)前，隨著單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，其在各種電器設(shè)備的設(shè)計之中也逐漸被廣泛應(yīng)用。因為車載電器在汽車上的普遍使用，關(guān)于車載電源的需求日益增高。同時電源質(zhì)量也成為各種電器設(shè)備質(zhì)量的基礎(chǔ)和保障，因此在車載電器中對于PIC單片機的應(yīng)用也隨之加大。

一、車載逆變電源概述

車載逆變電源主要的作用就是把DC12V的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)锳C220V的交流電，方便車上電器的使用。并且車載逆變器一共有兩類：一類是輸出電壓諧波含量較高，但是連續(xù)性不好的方波逆變器以及準(zhǔn)正弦波逆變器，另一類是應(yīng)用單極性正弦脈寬調(diào)制技術(shù)的純正正弦波逆變器，這種逆變器的負(fù)載適應(yīng)范圍更寬。另外，在當(dāng)前的技術(shù)水平下，單極性正弦脈寬調(diào)制技術(shù)主要有模擬以及數(shù)字這兩種產(chǎn)生方式，其中模擬的方式電路復(fù)雜，操控困難；數(shù)字的方式主要是利用了單片機，電路簡單可靠，靈活性大，運用廣泛。同時，PIC單片機具有速度快、功耗低以及良好的抗干擾性等特點，廣泛應(yīng)用在車載逆變電源逆變器的設(shè)計之中。

二、關(guān)于單極性正弦脈寬調(diào)制技術(shù)的調(diào)制原理

從理論上分析，單極性正弦脈寬調(diào)制的方式主要有三種：單極性正弦脈寬調(diào)制、雙極性正弦脈寬調(diào)制以及單極性正弦脈寬倍頻調(diào)制。另外，因為PIC系列的單片機CCP模塊在進(jìn)行單極性倍頻調(diào)制時具有一定的限制性而無法完成，所以，通常情況下關(guān)于PIC系列的單片機CCP模塊主要應(yīng)用的調(diào)制方式為單極性正弦脈寬調(diào)制以及雙極性正弦脈寬調(diào)制這兩種方式。在逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，在電路利用雙極性SPWM調(diào)制方式進(jìn)行信號控制時，其兩兩相對的開關(guān)必須保持一致，同時兩路的開關(guān)信號呈現(xiàn)互補，這樣才能夠為單極性SPWM調(diào)制方式進(jìn)行信號控制。

三、關(guān)于正弦波逆變器控制電路的硬件設(shè)計

雙極性SPWM調(diào)制驅(qū)動電路設(shè)計流程：其中，關(guān)于雙極性SPWM調(diào)制驅(qū)動電路之中的PIC單片機主要有兩個CCP單元，其中一個CCP單元輸出的PWM信號主要經(jīng)過驅(qū)動芯片轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動信號；另一個CCP單元輸出的PWM信號主要經(jīng)過反相器之后轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動信號，他們分別控制兩個開關(guān)，以實現(xiàn)其電路的正常控制。單極性SPWM調(diào)制驅(qū)動電路設(shè)計流程：其中，關(guān)于單極性SPWM調(diào)制驅(qū)動電路之中的PIC單片機主要有1個CCP單元，其中CCP單元輸出的PWM信號主要經(jīng)過驅(qū)動芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閮陕坊パa的驅(qū)動信號；并且RC1能夠產(chǎn)生50Hz的方波，在經(jīng)過驅(qū)動芯片之后同樣轉(zhuǎn)變?yōu)榛パa的驅(qū)動信號，同樣也是分別控制兩個開關(guān)，以實現(xiàn)其電路的正常控制。

四、關(guān)于正弦波逆變器控制軟件的設(shè)計

關(guān)于單片機初始化的設(shè)置。在進(jìn)行PIC單片機實驗時，在單片機外連接20MHz的晶振，并且把指令周期設(shè)置為0.2μs，把SPWM波的開關(guān)頻率設(shè)置為20kHz。另外，對PIC單片機的每一個寄存器進(jìn)行初始化設(shè)置：寄存器PR2主要決定了正弦波逆變器的開關(guān)周期，設(shè)定為PR2=0Xf9。控制寄存器T2CON在進(jìn)行設(shè)定時，因為正弦波逆變器的開關(guān)頻率較高，導(dǎo)致了不同開關(guān)的周期不同，需要在每個周期之內(nèi)進(jìn)行PI計算以及PWM調(diào)整，因此關(guān)于控制寄存器T2CON要進(jìn)行分頻設(shè)置為1：5，保證5個相同的正弦開關(guān)波能夠改變一次占空比。關(guān)于PORTC端口方向寄存器在進(jìn)行設(shè)定時，保證TRISC的相應(yīng)位為0，就是把其設(shè)置為輸出模式。

關(guān)于SPWM波的產(chǎn)生。通過PIC單片機，即可對SPWM波形產(chǎn)生。在實驗中，啟動PWM單元，單元的引腳開始輸出高電平，并且TMR2開始從0計數(shù)。如果TMR2>CCPRxL，輸出低電平；如果TMR2>PR2，TMR2復(fù)位并且系統(tǒng)進(jìn)入另一個周期，單元的引腳開始重新輸出高電平。并且系統(tǒng)開始執(zhí)行中斷程序。當(dāng)中斷程序開始之后，系統(tǒng)采集半個周期電壓的平均值，結(jié)合PI計算出幅值，繼而結(jié)合正弦表得出下一個PWM的脈寬。并將其脈寬在寄存器CCPRxL中進(jìn)行寫入。其中對于單極性SPWM調(diào)制平均值的有效控制方法為：在其中斷程序開始之后，就要先對半個工頻周期電壓的平均值進(jìn)行收集，隨后通過PI計算將其幅值得到，依照正弦表，將其正弦脈寬值和幅值相乘，即可將其下一個PWM脈寬得到。

五、小結(jié)

綜上所述，現(xiàn)代逆變計數(shù)屬于一項綜合性的技術(shù)，在我國國民經(jīng)濟發(fā)展的不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其中，關(guān)于車載逆電源逆變器設(shè)計之中PIC單片機的應(yīng)用，使得逆變技術(shù)有了飛速發(fā)展，便利了人們的生活。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陳健，王懷杰，周文振. 基于PIC單片機的空間電壓矢量PWM控制方法研究[J]. 電子技術(shù). 2011（02）：74-75

[2] 賀輝，馬明，賀華. 基于PIC單片機的逆變電路設(shè)計初探[J]. 中國電力教育. 2013（02）：56-57

[3] 楊茂榮，李凌銳，李安兵. 基于PIC單片機的SPWM逆變器研究與實現(xiàn)[J]. 太陽能. 2011（13）：23-24