【摘要】逆变器的种类繁多，其工作原理都是将蓄电池储存的能量转变成为S-PWM脉宽调制波形，再通过升压变压器输出，达到DC/AC的转变。本文独辟蹊径，利用廉价的单片机实现智能化的S-PWM逆变器。本文总体设计方案：逆变器由DC/AC逆变部分、功率驱动部分、过流欠压保护部分、充电部分、A/D转换和输出电压显示部分等六部分组成。其中DC/AC逆变部分由单独的一片单片机完成。输出电压显示部分由另一片单片机组成。其它部分受控或控制这两个单片机的工作完成各自的功能。本文着重介绍逆变器的DC/AC逆变部分，功率驱动部分、过流欠压保护部分。
【关键词】DC/AC逆变；功率驱动；过流欠压保护
一、DC/AC逆变的转换
要想实现将直流电DC转变成为AC交流电，首要的一个问题是如何产生S-PWM波形。硬件电路通常是利用在比较器输入端一端输入50Hz正弦交流电，另一端输入锯齿波，经比较后即可输出S-PWM波形。S-PWM波形的特点为正弦波的幅度与S-PWM的脉冲波形的宽度成正比。本文为了实现单片机软件编程，第一步先利用VB软件编程实现上述S-PWM波形找到其编程参数。其设计思想为对正弦波进行归一化取样、量化、编码，将正弦波幅度变化转化为二进制编码。第二步再利用二进制编码控制单片机内部中断定时器，通过I/O脚输出S-PWM波形。
1.取样、量化、编码
如表1所示，50Hz交流电，其周期为20ms。取样定理告诉我们：取样频率相对调制信号频率越大，还原波形越好，失真越小。但取样频率太高将影响功率驱动部分开关管的导通截止特性，使输出波形变坏，增加开关管的损耗，效率降低。而取样频率太低也将影响到输出波形的还原度。所以综合考虑取样频率在（6KHz-40KHz）之间较为适宜。本设计采用8KHz取样频率。为了使输出满足奇函数取样点，正弦波一周内取样点NS=取样频率/50=160应为偶数，S-PWM脉冲周期=1/取样频率=125μs。每个取样点为任意值，所以必须经过量化才能转换为编码。量化级数越大还原精度越高，但编码位数越多，其关系为，N为量化级数，M为编码位数。考虑到各种因素采用7位编码共128个等级。编码过程本人采用VB编写了一段程序可自动完成编码。
图1为其程序运行后结果。从运行结果可知正弦波0-1800和1800-3600编码值是原点对称的，而0-900和900-1800编码值是轴对称的，所以我们只需采样0-900范围内的80个编码就可以通过单片机的P1.2、P1.3脚产生一周的S-PWM波形。编程时，将此编码存储在特定的存储区内，利用相对寻址的方法进行查找。
2.S-PWM波形的产生
利用存储的正弦波二进制点编码改变单片机的内部定时器的时间常数，首先将编码转换为相应定时值，定时开始使I/O脚变为高电平；中断响应后重新添定时常数（转换为128-原编码相应的定时值），定时启动使I/O脚变为低电平，完成一周的S-PWM输出。依次查定时编码表，不断改变定时时间常数，使I/O脚输出周期为125μs的S-PWM波形。要想驱动双端升压变压器，如图2所示，必须使单片机的两个I/O脚轮流输出半周的S-PWM波形，利用变压器的极性变化，使输出端为正负交变的正弦波。采用如此高频率的S-PWM波形，其低次谐波一般都在几KHZ以上，所以输出端的滤波器可以采用变压器的漏电感外加并联一个8～10μF的无极电容即可构成逆变器的滤波器，使输出得到很好的正弦波形。并减少了本机的体积。
其硬件电路流程图如图3所示。
附相应的软件程序：
此程序包括S-PWM的波形输出，电压的稳压，过压，欠流保护。
3.S-PWM输出电压的稳压
通过变压器上的副线圈取出输出电压的变化，经桥式整流（DJ102、DJ103）、滤波（C100）后得到平均电压，此电压分别加到过压和欠压比较器，当过压比较器为高电平时，减小定时常数，达到输出幅度降低的目的；当欠压比较器为高电平时，增大定时常数，达到输出幅度增高的目的。调整RW104、RW106可以改变输出电压的窗口范围。
二、功率驱动部分
逆变器输出功率的大小，决定功率驱动管和升压变压器的功率大小，驱动方式有双端驱动和桥式驱动。驱动管的参数应根据输出功率的大小进行选择。一般根据以下公式进行选取：
，，为功率管的管耗，为输出功率。，为功率管的反向击穿电压，为蓄电池电压。，为功率管的集电极最大允许电流。变压器应采用高频开关式变压器，视输出功率的大小决定磁芯的截面积。
三、欠压、过流保护
1.欠压保护：当电池电压过低时，应及时切断逆变器供电电路，避免因过放电而损坏蓄电池，其工作原理是：由电池正极相连的RW103电位器和二极管D104及R108电阻组成分压电路，加到U101B的5脚正向输入端，与由R107、RW106组成的基准电压加到6脚反向输入端进行比较。当电池电压高于10.8V时，比较器输出高电平，此电压加到IC1的中断INT1（P3.3）脚，无中断响应，电路处于正常的逆变工作状态。当电池电压低于10.8V时。比较器输出低电平，外部中断响应通过程序编程使逆变器停止工作（P1.2、P1.3为低电平），同时P1.5输出1KHz的间断音频报警信号加到Q6三极管带动喇叭，P1.4脚变为高电平使LED发光进行声光报警，然后自动切换到充电电路状态。
2.过流保护：当负载过重，控制失效等场合导致功率开关管电流过大时，应及时切断逆变器工作。其工作原理是：在功率开关管Q102、Q104的发射极串有过流保护电阻RF（R128、R129），其保护电流，RF为串联电阻，VR为0.7V。调整RF可以改变保护电流的大小。当RF上的电流大于0.7V时，D103、D104导通并使Q105导通，通过D105使U101B比较器输出低电平，使IC1的INT1中断响应，后序控制过程同欠压保护。
参考文献
[1]陈鸽，许飞云，贾民平.胡建中基于PIC的步进电机细分控制器[J].机电工程，2009（01）.
[2]STC 12C 125410AD列单片机器件手册[S].2008.