基于高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案

本文提出一种高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案。该方案分为前后两级，前级采用推挽升压电路将输入的直流电升压到350V左右的母线电压，后级采用全桥逆变电路，逆变桥输出经滤波器滤波后，用隔离变压器进行电压采样，电流互感器进行电流采样，以形成反馈环节，增加电源输出的稳定性。升压级PWM驱动及逆变级SPWM驱动均由STM32单片机产生，减小了硬件开支。基于上述方案试制的400W样机，具有输出短路保护、过流保护及输入过压保护、欠压保护功能，50Hz输出时频率偏差小于0.05Hz，满载(400W)效率高于87%，电压精度为220V±1%，THD小于1.5%。

逆变电源应用广泛，特别是精密仪器对逆变电源的性能要求更高。高性能逆变电源不仅要求工作稳定、逆变效率高、输出波形特性好、保护功能齐全，还要求逆变电源小型化、智能化、并且具备可扩展性。文中提出一种基于STM32系列单片机STM32F103VE的纯数字式正弦逆变电源，该电源的全部功能由单片机控制实现，具有输出电压、频率稳定，效率高，保护功能齐全的特点。

系统设计

系统的整体框架如图1所示。系统采用高频逆变方案，即前级升压加后级逆变的结构，这样可以避免使用笨重的工频变压器，有效的降低了电源的体积、重量及成本，提升电源的效率。电路的工作原理是，12 V的直流输入电压经过滤波后由推挽升压和全桥整流升压到350 V的直流母线电压，再经过全桥逆变电路转变为220 V/50 Hz的工频交流电，采样电路对相应点进行采样，以实现闭环控制及保护功能。