户用逆变电源系统的研究与设计
来源： 作者： 发布时间：2015-03-13 11:00:06 浏览量：
3．3 控制电路及控制芯片
控制电路主要通过对直流电流、直流电压、交流电流、交流电压等信号的检测，实现系统的过压、欠压、过流、过放电、过热和反时限等保护功能。控制芯片采用Intel80C196MC微处理器。
Intel80C196MC是Intel公司于1992年推出的真正的16位单片机，由于此片内集成了一个颇具特色的波形发生器（WG）单元，从而大大简化了用于产生SPWM波形的软件和外部硬件电路。波形发生器有3个独立的模块，每个模块均包含一个数值比较器、比较寄存器、比较缓冲器、无信号时间发生器和一对可编程输出驱动通道。三相波形有共同的载波频率和共同的死区时间，可编程为三角波调制方式或锯齿波调制方式，一旦启动后只要求在改变PWM占空比时加以干预，其余时间均不占用CPU。
波形发生器由时基发生器、相驱动通道和控制保护电路组成。
时基发生器为PWM波形建立载波周期。80C196MC通过从重装载寄存器（WG-RELOAD）中读入数据来确定载波周期的长短，因此用户可以通过在程序中改变重装载寄存器的值来改变载波周期值电感器的单位。
相驱动通道确定PWM波形的占空比。每相驱动通道都有各自的相比较缓冲寄存器（WG-COMPX），一般情况下，PWM波形的占空比由工作方式、重装载寄存器和相比较缓冲寄存器这三个方面来决定。
控制电路包括控制寄存器（WG-CONTROL）和输出寄存器（WG-塑封电感OUT）。同时，CPU内部还有一个保护电路用于监测EXTINT输入端，以便对异常情况进行处理。
另外，无信号时间发生器电路是波形发生器的一个非常重要的功能，可以用来防止一对互补的PWM信号同时有效，从而避免了同一桥臂的上下两只功率管直通；同时，用户可以通过软件向WG-CON寄存器的低10位装入一个数来任意设置无信号时间。
4 系统控制原理
系统控制方式采用电流反馈、电压前馈和电压反馈相结合的复合控制方式，电流反馈、电模压电感压反馈采用数字PI调节器，以实现系统的稳态输出电感厂家无静差；PI控制是将采样时刻偏差的比例（P）、积分（I）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，PI控制器的传递函数为：
式中：Kp——比例系数
；
TI——积分时间常数。
电流反馈在WG中断时完成，由于电流调节时间极短，所以大大提高了系统的动态响应速度并有效抑制了系统的超调。其中电流调节时间t大约如下：
t=(20/196)×5×8ms≈4ms
由此可见，系统输出电压在不到1/4基波周期内就可以恢复正常。
5 系统软件设计
系统软件部分主要包括主程序、WG中断程序、PI调节子程序等。主程序的任务主要是初始化、故障判断、运行信号判断及等待中断等，主程序框图如图5所示。
6 结语
根据上述控制思想设计的1kW样机，经过检验，整机效率≥85％，输出电压为220（1±4％）V，输出电压频率为50（1±0.5％）Hz，并且系统具有过压、欠压、过热、过流、短路和反时限等完善的保护功能。空载时的电压波形如图6所示。目前，该系统已在开封市黄河河务局运行近半年，情况良好。
参考文献
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