光伏并網(wǎng)發(fā)電畢業(yè)設(shè)計.doc

i 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計 ii 摘 要 隨著社會的發(fā)展，人類對電能的需求已經(jīng)不可或缺，人類使用各種能源轉(zhuǎn)化成電 能。太陽能光伏以其清潔，取之不竭而受到各國能源專家的追捧，尤其是光伏發(fā)電的 并網(wǎng)運行是各國研究的熱門技術(shù)。在此，設(shè)計一個逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)的軟件部分。逆 變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)主要由直流穩(wěn)壓電源、逆變電路、濾波電路、檢測及保護電路、控制 系統(tǒng)組成。系統(tǒng)由主控 w77e58 單片機產(chǎn)生正弦波與三角波比較得到 spwm 波來驅(qū)動 橋式逆變電路,將直流電逆變?yōu)榉喜⒕W(wǎng)要求的電壓，經(jīng)濾波送入市電電網(wǎng)；另一方面， 檢測回路的檢測信號經(jīng) max197 模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入 w77e58 單片機控制核心，經(jīng)數(shù)據(jù)處 理后實現(xiàn)并網(wǎng)運行，過流欠壓保護等功能；此外，通過采集逆變交流側(cè)電壓的頻率與 模擬并網(wǎng)側(cè)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號送入主控單片機，比較后實現(xiàn)頻率相位跟蹤。所以軟件包括 正弦波產(chǎn)生程序、頻率相位跟蹤程序和過流欠壓保護等部分。 關(guān)鍵詞：脈寬調(diào)制，逆變電路，頻率相位跟蹤，w77e58 單片機，max197 iii the software design of grid-connected inverter power- producing emulation system abstract along with the social development, the mankinds need to the energy is indispensable. humans turn various energy resources into electric power. as one of the green renewable and limitless energy, the solar has been appreciated by expert from energy in all countries. and the research for the net movement of the grid-connected photovoltaic inverter generating electricity is a popular technique in all countries. in this article, the software part of grid- connected inverter power-producing emulation system is introduced. the system has direct current of battery , inverter circuits and filter circuit, testing and protection circuit and control system. w77e58 is the control chip of the system. w77e58 creates the sine wave. comparing the sine wave and triangle wave gets spwm wave. spwm wave drives bridge type inverter circuit which changes the direct current of battery into electric voltage that meets nets request. and going through filter ,the electric voltage is sent into utility grid; on the other hand, the examination signal of feedback back tracks through max197.max197 puts the signal to w77e58.after data processing , the system carry out parallel operation, over-current and owe voltage protection. in addition, according to the acquisition of ac voltage inverter frequency and simulation grid side standard frequency signals, the system carry out frequency and phase tracking. the software includes the part of sine wave, frequency phase tracking and over- current voltage protection parts. key words:spwm,inverter,frenquncy and phase tracking,parallel grid working, w77e58 single chip, max197 iii 目 錄 摘要.i abstact.ii 1 前言.1 1.1 課題研究的意義.1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.1 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及方法.2 1.4 論文的主要內(nèi)容.2 2 系統(tǒng)設(shè)計方案.3 2.1 直流逆變模塊（dc-ac） .3 2.2 spwm 波合成模塊4 2.3 驅(qū)動模塊6 2.4 濾波電路模塊7 2.5 檢測及保護模塊8 2.5.1 a/d 轉(zhuǎn)換模塊8 2.5.2 頻率相位跟蹤9 2.5.3 過流檢測11 2.5.4 欠壓檢測11 2.5.5 spwm 波延時驅(qū)動電路12 2.6 控制模塊13 2.7 dc/dc 電源模塊17 3 原理推導(dǎo)與計算18 3.1 spwm 波產(chǎn)生原理.18 3.2 頻率相位檢測20 3.3 過流檢測21 3.4 欠壓檢測21 4 系統(tǒng)電路及程序設(shè)計22 4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)22 4.2 橋式逆變主電路22 4.3 主控單片機電路23 4.4 檢測及保護電路24 4.5 控制系統(tǒng)程序流程圖25 4.5.1 總體程序流程設(shè)計25 iv 4.5.2 頻率相位跟蹤設(shè)計25 4.5.3 正弦波程序設(shè)計26 5 總結(jié)29 致謝30 參考文獻31 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計1 1 前言 1.1 課題研究的意義 隨著人類社會的進步，經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對電能的需求越來越大，而且對電 能質(zhì)量提出了越來越高的要求。由于煤和石油等傳統(tǒng)能源日益減少，尋找新能源己經(jīng) 是當(dāng)前人們面臨的迫切課題。太陽能作為一種巨量的可再生能源，每天到達地球表面 的輻射能量相當(dāng)于數(shù)億萬桶石油燃燒的能量1。太陽能以其清潔、無污染等優(yōu)點越來越 得到人們的關(guān)注。并網(wǎng)發(fā)電是光伏利用的發(fā)展趨勢，是太陽能發(fā)電規(guī)模化發(fā)展的必然 方向。太陽能發(fā)電及相應(yīng)的系統(tǒng)將通過大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電迅速發(fā)展并現(xiàn)已成為全球重要 的能源產(chǎn)業(yè)。本課題通過對逆變并網(wǎng)模擬裝置的研究設(shè)計，為進一步研究并網(wǎng)發(fā)電課 題奠定堅實的基礎(chǔ)；此次課題設(shè)計也將對我的系統(tǒng)綜合設(shè)計能力和專業(yè)技術(shù)水平有一 定的提高。 此外，通過本次的設(shè)計，要達到提高我們綜合能力的目的，如綜合應(yīng)用所學(xué)知識 能力、資料查詢能力、計算機應(yīng)用能力、語言表達能力、論文撰寫能力等，尤其是要 提高我們對于電源逆變技術(shù)的理解和實踐運用和利用控制芯片進行電源逆變技術(shù)的科 技革新、開發(fā)和創(chuàng)新的基本能力，同時使我們初步掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、研制的 方法?？梢钥s短我們在未來工作崗位上的適應(yīng)期，發(fā)揮我們的作用。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 新能源發(fā)電技術(shù)已經(jīng)涉及到人類社會的方方面面，其中太陽能利用技術(shù)發(fā)展快速。 逆變器是可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分。并網(wǎng)用逆變器除了能將可再生能 源產(chǎn)生的電能輸送給公用電網(wǎng)外，還應(yīng)該具有很高的可靠性、完善的保護功能以及較 高的效率。目前，可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要研究熱點也集中在逆變器這部分。 近 30 年來，太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長 足發(fā)展，成為世界范圍內(nèi)快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)專家預(yù)測，到本世紀(jì)中 期，可再生能源將占到總一次能源 50%以上的份額。 近幾年，全球光伏發(fā)電逆變器的銷售額逐年遞增，逆變器進入了一個快速增長的階 段。但目前全球光伏逆變器市場基本被國際幾大巨頭瓜分，歐洲式全球光伏市場的先 驅(qū)，具備完善的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，光伏逆變器技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。我國的光伏產(chǎn)業(yè)雖 然在近年取得了一定的發(fā)展，但由于某些因素的制約，總體上我國的太陽能光伏技術(shù) 仍處于初級發(fā)展階段：規(guī)模小、技術(shù)落后、產(chǎn)品單一。但是不少國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在逆變 器行業(yè)已經(jīng)研究多年，已經(jīng)具備一定的規(guī)模和競爭力。近年來隨著我國相關(guān)發(fā)展政策 的出臺和市場的發(fā)展，我國的新能源利用技術(shù)快步向前。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）2 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及方法 本課題主要研究內(nèi)容是設(shè)計一個逆變并網(wǎng)模擬裝置的軟件部分。根據(jù)技術(shù)要求設(shè) 計 dc/ac 的逆變器。設(shè)計的逆變并網(wǎng)模擬裝置，它主要由逆變電路和濾波電路、檢測 回路、控制系統(tǒng)組成；其中,檢測回路的檢測信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入控制系統(tǒng)，通過以 單片機為控制核心的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理后以實現(xiàn)頻率相位跟蹤、并網(wǎng)運行、過流欠壓 保護等功能。 （1）本系統(tǒng)中逆變電路（dc-ac）模塊采用調(diào)制 spwm 波電路，通過正弦波與三角 波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波經(jīng)過比較以后可以得到調(diào)制 spwm 波。軟件需要編寫正弦波程 序。 （2）調(diào)制 spwm 波要能直接驅(qū)動 mos 管的導(dǎo)通，需要加驅(qū)動電路。本設(shè)計采用 ir2110 柵極驅(qū)動器將用來驅(qū)動 mos 管。只需加上很少的分立元件和單路電源,ir2110 即可基于自舉驅(qū)動原理構(gòu)成 mos 管的驅(qū)動電路。主電路采用全橋式 mos 管電路，系 統(tǒng)的無功功率損耗小。此部分由硬件控制，掌握電路基本原理。 （3）濾波電路采用簡單電路設(shè)計：采用 lc 濾波電路，濾去高頻雜波，通過電感 l 和 電容 c 適當(dāng)匹配，可以使得輸出電壓相位和輸入電壓相位一致，方便電壓相位的控制。 （4）在欠壓過流保護模塊中，采用霍爾傳感器檢測電流電壓，將檢測的信號經(jīng)過 ad 轉(zhuǎn)換后輸入單片機，單片機處理之后發(fā)出封鎖信號進行欠壓保護或進行限流。需要編 寫欠壓過流保護程序。 （5）頻率相位跟蹤模塊：檢測模擬電網(wǎng)信號和輸出信號，以模擬電網(wǎng)信號為標(biāo)準(zhǔn)，根 據(jù)兩路信號檢測結(jié)果，經(jīng)單片機分析處理，就可以實現(xiàn)頻率跟蹤；將模擬電網(wǎng)和反饋 信號相位接入單片機以后，單片機可以檢測到兩路信號的相位差，以模擬電網(wǎng)的相位 為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過反復(fù)比較和逐次逼近實現(xiàn)相位跟蹤。需要編寫頻 率跟蹤和相位跟蹤程序。 （6）電路設(shè)計、仿真和編程分別使用 protel、multisim 和 keil 等軟件。 1.4 論文的主要內(nèi)容 設(shè)計一個逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)的軟件部分，逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)裝置硬件主要由以直 流電源、逆變電路、濾波電路、檢測及保護電路、控制系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)由主控 w77e58 單片機產(chǎn)生正弦波與三角波比較得到 spwm 波，經(jīng)過觸發(fā)器和光耦，專用的 驅(qū)動芯片來驅(qū)動橋式逆變電路將直流電逆變?yōu)榉喜⒕W(wǎng)的電壓，再經(jīng) lc 濾波送入市電 電網(wǎng)；另一方面，檢測回路的檢測信號經(jīng) max197 模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入單片機控制核心， 經(jīng)數(shù)據(jù)處理后實現(xiàn)并網(wǎng)運行，過流欠壓保護功能；此外，通過采集逆變交流側(cè)電壓的 信號與模擬并網(wǎng)信號送入主控單片機，比較后實現(xiàn)頻率相位跟蹤2。所以軟件部分主要 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計3 包括三路正弦波程序；處理檢測回路輸入的電壓電流信號，實現(xiàn)過流欠壓保護功能； 處理兩路頻率信號，實現(xiàn)頻率相位跟蹤。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）4 2 系統(tǒng)設(shè)計方案 設(shè)計整個硬件系統(tǒng)有：直流逆變模塊，濾波電路模塊，檢測保護模塊，控制模塊， 顯示模塊，spwm 波合成模塊，驅(qū)動模塊等。對軟件設(shè)計而言正弦波產(chǎn)生、對電壓電 流信號處理、對電網(wǎng)模擬信號頻率相位跟蹤是整個軟件系統(tǒng)設(shè)計和研究的關(guān)鍵所在。 整個硬件系統(tǒng)的大體框架如圖 2-1 所示： 直流電壓 驅(qū)動 spwm波合成 ad轉(zhuǎn)換器 max197 單片機 直 流 電 壓 檢 測 輸 出 電 流 檢 測 dc/ac濾波電路輸出 圖 2-1 硬件系統(tǒng)的總體框架圖 2.1 直流逆變模塊（dc-ac） 逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種:直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆 變電路；直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。橋式逆變主電路的開關(guān)器件采用快 速 mos 管 6n60a，采用全橋式逆變電路。采用六個 mos 管 6n60a 組成全橋式主電 路。兩個半橋上兩個快速 mos 管 6n60a 不能同時導(dǎo)通，以免發(fā)生短路故障燒壞電路 和 mos 管，驅(qū)動部分還需要加入延時電路，采用的是先斷后導(dǎo)通的方法。即是先給應(yīng) 關(guān)斷的器件關(guān)斷信號，待其關(guān)斷后留一定的時間裕量，然后再給相應(yīng)導(dǎo)通的器件發(fā)出 開通信號，即是在兩者之間留一個短暫的死區(qū)時間。死區(qū)時間的長短視器件的開關(guān)速 度而定，器件的開關(guān)速度越快，所留的死區(qū)時間就可以越短3。圖 2-2 為全橋逆變電路。 此全橋逆變電路的電路結(jié)構(gòu)清晰明了，且輸出電壓有效值大大增加，為半橋式電路的 兩倍，輸出電流大，整個電路的功耗較小。同一橋臂的上管導(dǎo)通時，下管一定處于關(guān) 閉狀態(tài)，經(jīng)過延時之后保證上管關(guān)斷后才讓下管導(dǎo)通。同樣下管導(dǎo)通時，上管一定處 于關(guān)閉狀態(tài)，延時之后保證下管關(guān)斷后才讓上管導(dǎo)通。導(dǎo)通順序:上橋臂 vt1，vt3，vt5，下橋臂 vt2，vt4，vt6。也即是說同一橋臂的導(dǎo)電角度是 180， 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計5 同一相上下兩個橋臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差 120。這樣，在任意一 瞬間，將有三個橋臂同時導(dǎo)通?？赡苁巧厦嬉粋€橋臂和下面兩個橋臂，也可能上面兩 個橋臂和上面一個橋臂同時導(dǎo)通。 圖 2-2 全橋式逆變主電路 2.2 spwm 波合成模塊 spwm(sinusoidal pwm),目前使用較廣泛的 pwm 法。采樣控制理論中的一個重 要結(jié)論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時,其效果基本相同。 spwm 法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ),用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 pwm 波形即 spwm 波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷,使其輸出的脈沖電壓的面積 與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等,通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào) 節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。本設(shè)計中控制系統(tǒng)可以輸出三路正弦波。由單片 機系統(tǒng)產(chǎn)生的正弦波，與三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波經(jīng)過比較器比較以后就可以得 spwm 波。單片機可以通過設(shè)定電壓值，從而給其三路正弦波提供幅度的參考值。另 單片機可以通過定時控制正弦波頻率，通過讀取正弦表的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)輸出正弦波的相位4。 單片機控制系統(tǒng)輸出三路相位相差 120o的正弦波信號用于 spwm 波的調(diào)制。該設(shè)計電 路結(jié)構(gòu)簡潔，精度高，相位易于控制，波形幅值可以調(diào)節(jié)且成本比較低，功耗較小。 滯回比較器輸出方波，方波經(jīng)過積分器，得到三角波。四個二極管和穩(wěn)壓二極管 使方波在高電平和低電平都能穩(wěn)壓，避免畸變影響三角波穩(wěn)定可靠輸出。滯回比較器 又稱施密特觸發(fā)器,遲滯比較器。這種比較器的特點是當(dāng)輸入信號逐漸增大或逐漸減小 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）6 時，它有兩個閾值，且不相等，其傳輸特性具有“滯回”曲線的形狀。 單片機生成正弦波數(shù)字信號，經(jīng) da 芯片 ad7528 得到正弦波模擬信號。ad7528 是雙通道、8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)通過一個共用的 8 位 ttl/cmos 兼容輸入端口,傳輸 至兩個 dac 數(shù)據(jù)鎖存器中的一個。每個 dac 均具有單獨的基準(zhǔn)電壓輸入和反饋電阻 控制輸入 dac a/dac b 確定數(shù)據(jù)載入哪一個通道 dac。該器件采用+5v 至+15v 電 源供電,功耗小。 圖 2-3 為三角波產(chǎn)生電路。 圖 2-3 三角波產(chǎn)生電路圖 圖 2-4 為 ad7528 外部引腳圖： 圖 2-4 dip20 封裝的 ad7528 引腳圖 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計7 圖 2-5 ad7528 工作時序圖 圖 2-5 為 ad7528 工作時序圖。當(dāng) cs 和 wr 都為低電平時，ad7528 的模擬輸出 端 outa 對 db0db7 數(shù)據(jù)總線輸入端的活動作出響應(yīng)。在此方式下，輸入鎖存器是 透明的，輸入數(shù)據(jù)直接影響模擬輸出。當(dāng) cs 或 wr 為高電平時，db0db7 輸入端 上的數(shù)據(jù)被鎖存，直到 cs 和 wr 再次變?yōu)榈碗娖綖橹?。?dāng) cs 為高電平時，無論 wr 狀態(tài)如何，數(shù)據(jù)輸入被禁止。ad7528 工作時序圖如上圖所示，單片機控制 ad7528 必 須嚴(yán)格按照其工作時序，同時滿足各信號的建立和保持時間要求5。 2.3 驅(qū)動模塊 由于輸出的調(diào)制 spwm 波驅(qū)動能力比較弱，不能用來直接驅(qū)動 mos 管可靠的導(dǎo) 通和關(guān)斷，所以需要另外加一部分驅(qū)動電路，以保障電路的可靠運行。采用先進的集 成驅(qū)動芯片 ir2110 驅(qū)動橋式電路。該類芯片因為其內(nèi)部有高端懸浮自舉電路，可以大 大減少驅(qū)動供電電源的數(shù)量和種類。采用驅(qū)動芯片 ir2110 驅(qū)動，只需單電源供電，且 工作電壓范圍比較寬+10v+20v。ir2110 體積小巧，外部接線相對簡單，而且不需 要對其進行單獨供電，使得整個系統(tǒng)的可靠性大大提高。表 2-1 是其管腳的功能表： 表 2-1 ir2110 管腳的功能表 pin1pin2pin3pin4pin5pin6pin7 低端輸出公共端低端固定電 源電壓，輸 出的電壓 +10+20v 空端高端浮置電 源偏移電壓 高端浮置電 源電壓 高端輸出 pin8pin9pin10pin11pin12pin13pin14 空端邏輯電源電 壓 59v 邏輯高端輸 入 使能端：當(dāng) sd 為高時， 關(guān)斷兩輸出 邏輯低端輸 入 邏輯電路地 電位端，其 值可以為 0v 空端 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）8 另外 ir2110 還有較高信號響應(yīng)時間，完全滿足軟件系統(tǒng)的技術(shù)要求。 圖 2-6 輸入輸出信號時序圖 圖 2-7 開關(guān)時間定義圖 圖 2-8 ir2110 典型應(yīng)用電路圖 圖 2-6 為輸入輸出時序圖。圖 2-7 為開關(guān)時間定義圖。圖 2-8 為 ir2110 典型應(yīng)用 電路圖。集成驅(qū)動型芯片 ir2110 有以下優(yōu)點：體積小，驅(qū)動能力強，控制方便，電能 利用效率高，最為突出的是 ir2110 芯片采用懸浮電源自舉電路，三相橋式變換器僅用 一組電源即可6。可充分簡化了驅(qū)動電路的電源設(shè)計。 2.4 濾波電路模塊 經(jīng)由橋式逆變主電路的輸出電流，會含有大量的高頻雜波，如果直接并網(wǎng)運行則 會對電網(wǎng)的電源質(zhì)量造成嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致電網(wǎng)無功量的增加，效率下降。所以需要在 逆變輸出端外加濾波電路，以濾除雜波。 采用 lc 濾波電路。圖 2-9 所示為 lc 濾波電路。利用儲能元件電感器 l 的電流不 能突變的特點，使輸出電流波形較為平滑。能夠很好的實現(xiàn)濾波功能；電感 l 和電容 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計9 c 的適當(dāng)匹配還可以使輸出的電壓相位和輸入的電壓相位保持一致，非常方便地實現(xiàn) 電壓相位的控制；此外 l 和 c 的合理搭配還可以降低電源的無功功率，有效地抑制電 壓和電流的脈動，該方案的缺點是實際中確定電感參數(shù)比較繁瑣，而且電感體積大,成 本高。 c uo1 uo l 圖 2-9 lc 濾波電路模型 2.5 檢測及保護模塊 檢測及保護模塊包括：a/d 轉(zhuǎn)換電路，頻率相位跟蹤，過流保護，欠壓保護， spwm 波延時驅(qū)動電路。在硬件上要求使系統(tǒng)可靠安全工作。此軟件系統(tǒng)的設(shè)計中， 檢測及保護模塊也是設(shè)計的重點部分。 2.5.1 a/d 轉(zhuǎn)換模塊 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中， a/d 轉(zhuǎn)換的速度和精度又決定了采集系統(tǒng)的速度和精度。 采用快速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 max197。max197 是 maxim 公司推出的具有 12 位測量精度 的高速 a/d 轉(zhuǎn)換芯片，只需單一電源供電，且轉(zhuǎn)換時間很短(6ms)，具有 8 路輸入通道， 還提供了標(biāo)準(zhǔn)的并行接口：8 位三態(tài)數(shù)據(jù) i/o 口，可以和大部分單片機直接接口，使用 十分方便。 對于模擬到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，時序要求非常嚴(yán)格，由于 max197 的數(shù)字信號輸出引 腳是復(fù)用的，要正確讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果，時序要求尤其重要。在一次采樣開始前，可以通 過單片機的 8 位數(shù)據(jù)線把這些控制字寫入 max197 來初始化相應(yīng)的參數(shù)。然后按照一 定的時序進行采樣和轉(zhuǎn)換。 max197 無需外接元器件就可獨立完成 a/d 轉(zhuǎn)換功能。它可分為內(nèi)部采樣模式和 外部采樣模式，采樣模式由控制寄存器的 d5 位決定。在內(nèi)部采樣控制模式(控制位置 0)中，由寫脈沖啟動采樣間隔，經(jīng)過瞬間的采樣間隔(芯片時鐘為 2mhz 時，采樣間隔 為 3ms)，即開始 a/d 轉(zhuǎn)換。在外部采樣模式(d5=1)中，由兩個寫脈沖分別控制采樣和 a/d 轉(zhuǎn)換。在第一個寫脈沖出現(xiàn)時，寫入 acqmod 為 1，開始采樣間隔。在第二個寫 脈沖出現(xiàn)時，寫入控制字 acqmod 為 0，max197 停止采樣，開始/轉(zhuǎn)換。這兩 個寫脈沖之間的時間間隔為一次采樣時間。當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，max197 相應(yīng)的 int 引腳置低電平，通知處理器可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。內(nèi)部采樣模式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時序?qū)τ谀?擬到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，時序要求非常嚴(yán)格，由于 max197 的數(shù)字信號輸出引腳是復(fù)用的， 要正確讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果，時序要求尤其重要。在一次采樣開始前，可以通過單片機的 8 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）10 位數(shù)據(jù)線把這些控制字寫入 max197 來初始化相應(yīng)的參數(shù)。然后按照一定的時序進行 采樣和轉(zhuǎn)換。 max197 與其它 a/d 芯片不同之處在于它的很多軟件功能都是利用內(nèi)部控制字來 實現(xiàn)的，如通道選擇、模擬信號量程、極性等。max197 的輸出數(shù)據(jù)采用無符號二進 制模式(單極性輸入方式)或二進制補碼形式(雙極性輸入方式)。當(dāng) cs 和 rd 都有效時， hben 為低電平，低 8 位數(shù)據(jù)被讀出，hben 為高電平,復(fù)用的高 4 位被讀出，另外 4 位保持低電平(在單極性方式下)，或另外 4 位為符號位(在雙極性方式下)。以 max197 為核心的數(shù)據(jù)采集/轉(zhuǎn)換電路具有外圍電路簡單、與處理器并口兼容性好、時序控 制簡單易懂的特點，其變換時間短(6ms)，可靠性和性價比高，并且編程簡單，比較適 合實時性要求較高的大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)采集與高速 a/d 轉(zhuǎn)換使用。有 8 個模擬信號輸入端 口，可通過程序選擇輸入通道，而且轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換時間最短僅需 6us，完全能夠滿 足單片機每隔 90.9us 采樣一次的要求，微秒級的轉(zhuǎn)換速度完全滿足設(shè)計的要求。 max197 的控制字功能如表 2-2： 表 2-2 max197 的控制字功能表 max197 的控制字 d7(msb)d6d5d4d3d2d1d0(lsb) pd1pd0acqmodrngbipa2a1a0 工作模式選擇控制 字 pd1&pd0 為 “00、01、10、11”時分 別對應(yīng)以下四種工作模 式：外部時鐘模式、內(nèi) 部時鐘模式、等待模式、 掉電模式。 捕獲方式控 制字。此位 置“0”為內(nèi)部 控制捕獲方 式，置“1”為 外部控制捕 獲方式。 量程選擇控制字。 rng&bip 為 “00、01、10、11”時 對應(yīng)的量程分別為： 0v5v、- 5v+5v、0v10v、- 10v+10v。 模擬信號輸入通道選擇 控制字。a2&a1&a0 的二 進制碼值即為所選模擬信號 輸入通道。如“110”即表示選 擇模擬信號輸入通道“ch6”。 max197 有 8 位控制字，分別控制著此芯片的工作模式、捕獲方式、量程選擇、 模擬輸入通道選擇，其中內(nèi)部采集和外部采集模式較為常用。 內(nèi)部采集模式： 通過寫入清零 acqmod 位(acqmod=0)的控制字選擇內(nèi)部采集模式。在這種模 式下，一個寫脈沖將觸發(fā)一個內(nèi)部捕獲周期，并且此捕獲周期是內(nèi)部定時的，為 6 個 時鐘周期。當(dāng)這六時鐘周期的捕獲間隔結(jié)束時轉(zhuǎn)換開始。轉(zhuǎn)換時間是 12 個時鐘周期， 不論內(nèi)部或外部采集模式。 外部采集模式： 用兩個獨立的寫脈沖控制捕獲和轉(zhuǎn)換的開始。第一脈沖，與 acqmod=1 一起， 開始一個不確定長度的捕獲間隔；第二個寫脈沖與 acqmod=0 一起終止捕獲并在寫 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計11 脈沖的上升沿開啟一次轉(zhuǎn)換。然而，如果第二個控制字包含 acqmod=1，一個不確定 的捕獲間隔時間將被重新觸發(fā)。外部采集模式可以更加精確的控制采樣間隔并可獨立 控制捕獲和轉(zhuǎn)換時間。 2.5.2 頻率相位跟蹤 頻率和相位的信號采集原理：頻率相位跟蹤的實質(zhì)就是鎖相環(huán)。鎖相環(huán)路是一種 反饋電路，鎖相環(huán)的英文全稱是 phase-locked loop,簡稱 pll。其作用是使得電路上 的時鐘和某一外部時鐘的相位同步。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率 的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路7。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信 號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸 出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。由在交流輸出側(cè)互感產(chǎn) 生的正弦信號變換為方波脈沖，這時的方波脈沖還不是標(biāo)準(zhǔn)的方波，再通過反向器進 行整形，即可得到標(biāo)準(zhǔn)方波脈沖用于頻率的檢測，將此方波脈沖通過單穩(wěn)態(tài)電路，這 樣以來可以使交流側(cè)采集的信號與標(biāo)準(zhǔn)公網(wǎng)信號進行同時采集送入單片機的外部中斷， 這樣可以用來進行相位跟蹤。圖 2-10 為頻率相位檢測電路原理圖。 圖 2-10 頻率相位檢測電路原理圖 由模擬電網(wǎng)電壓的參考電壓信號接入比較器 lm339 的同相端，lm339 的反相端接 地以實現(xiàn)過零比較，經(jīng)過比較的輸出信號為方波信號，將該方波信號接入反相器，經(jīng) 整形后再接入主控單片機的計數(shù)器 0，通過主控單片機的計數(shù)器 0，測出模擬電網(wǎng)信號 的頻率；同時通過另一檢測回路，反饋信號的頻率也能夠輕松測得。以模擬電網(wǎng)信號 的頻率為標(biāo)準(zhǔn)，通過主控單片機的數(shù)據(jù)處理后，輸出相位的控制信號即可實現(xiàn)頻率跟 蹤檢測。 相位跟蹤原理與頻率跟蹤原理較為類似，不同的是從反相器 lm339 輸出的信號接 入主控單片機的外部中斷 int0 端口，通過中斷服務(wù)檢測到信號的下降沿，即就是模擬 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）12 電網(wǎng)的正向過零點，這樣以來模擬電網(wǎng)的相位輕松測出。同理，反饋信號的相位也可 以通過該檢測電路檢測實現(xiàn)。將模擬電網(wǎng)和反饋信號與相位信號接入主控單片機，主 控單片機檢測到兩路信號的相位差，并記錄相位差的變化情況。主控單片機以模擬電 網(wǎng)的相位為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理控制輸出的電壓的頻率，經(jīng)過反復(fù)比較和逐次逼近， 以實現(xiàn)相位跟蹤8。 此方案中的比較器選擇 lm339，該電壓比較器的特點是： （a）失調(diào)電壓小，典型值為 2mv； （b）電源電壓范圍寬，單電源為 236v，雙電源電壓為1v18v； （c）對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬； （d）共模范圍很大，為 0（ucc-1.5v）vo； （e）差動輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓； （f）輸出端電位可靈活方便地選用。 lm339 外部管腳功能如表 2-3 所示： 表 2-3 lm339 管腳的功能表 pin1pin2pin3pin4pin5pin6pin7 輸出 1輸出 2vcc輸入 2 反相 端 輸入 2 同相 端 輸入 1 反相 端 輸入 1 同相 端 pin8pin9pin10pin11pin12pin13pin14 輸入 3 反相 端 輸入 3 同相 端 輸入 4 反相 端 輸入 4 同相 端 gnd輸出 4輸出 3 lm339 類似于增益不可調(diào)的運算放大器。lm339 含有四個比較器。每個比較器有 兩個輸入端和一個輸出端。兩個輸入端分別是同相端和反相端。 當(dāng)同相端的輸入電壓高于反相端的輸入電壓，則輸出端輸出高電平。當(dāng)同相端的 輸入電壓低于反相端的輸入電壓，則輸出端輸出低電平。兩個輸入端電壓差別大于 10mv 就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 lm339 用在弱 信號檢測等場合是比較理想的9。lm339 的輸出端必須接一個上拉電阻，否則無法正 常工作。上拉電阻阻值一般取 3k15k。 2.5.3 過流檢測 此系統(tǒng)需要檢測電流的地方有：逆變輸出交流側(cè)過電流檢測；這部分的電流檢測 均采用霍爾電流傳感器，霍爾傳感器能夠間接地測量電流信號；將霍爾傳感器加在并 網(wǎng)變壓器上，用于逆變輸出交流過流檢測，當(dāng)變壓器中流過的電流增加時，霍爾元件 兩端的電壓就會上升，將此電壓信號經(jīng) max197 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給主控單片機，由 主控單片機處理之后進行限流處理10。 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計13 霍爾電流傳感器是按照安培定律原理做成，即在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生一正比于該電 流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此，使電流的非接觸測量成為可能。 通過測量霍爾電勢的大小間接測量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過了電 磁電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。 2.5.4 欠壓檢測 欠壓檢測部分，這一部分就是檢測直流電源輸出的直流電壓，采集的信號用于采 用電阻分壓，輸出 05v 電壓信號，此電壓信號經(jīng) max197 a/d 轉(zhuǎn)換后送入主控單片 機進行數(shù)據(jù)處理；當(dāng)檢測到直流電源供電的電壓低于要求的欠壓保護的電壓時，由主 控單片機輸出封鎖信號，立刻封鎖 spwm 波的輸出，使得 dc-ac 模塊輸出電壓為零， 實現(xiàn)欠壓保護功能；當(dāng)電壓恢復(fù)正常后，主控單片機再重新開啟 spwm 波輸出，橋式 逆變主電路又恢復(fù)正常逆變工作狀態(tài)。 2.5.5 spwm 波延時驅(qū)動電路 驅(qū)動橋式電路的 mos 管選擇 6n60a。6n60a 是一種具有高耐壓值（600v）的 mosfet，常用于功率變換裝置中快速開通和關(guān)斷電力供應(yīng)，門極電壓,導(dǎo)通保持電壓 低。導(dǎo)通阻抗小，只有 0.75，通過最大電流為 5a ，門極和源極之門需要電壓低， 只有 10v。為了使得 mos 管可靠的導(dǎo)通和安全關(guān)斷，必須保障一個橋臂不能出現(xiàn)同一 時刻上下管同時導(dǎo)通的情況，以避免出現(xiàn)橋式軟件電路的損壞和發(fā)生危險，所以采用 上下橋路脈沖時序延遲電路進行保護11。 經(jīng)由正弦波與三角波比較產(chǎn)生的 spwm 波，其中每一路 spwm 波都用來驅(qū)動一個 橋臂的上下兩個 mos 管的導(dǎo)通和關(guān)斷，為了使上下兩路信號互差導(dǎo)通和關(guān)斷，設(shè)置的 延路要達到使上橋臂導(dǎo)通在下橋臂關(guān)斷后的一段時間之后，而上橋臂的關(guān)斷要在下橋 臂開通之前的一段時間之前，即也就是下橋臂開通要在上橋臂關(guān)斷后的一段時間之后， 如此反復(fù)。 這樣以來得到的上下兩路 spwm 波的波形就如圖 2-11： 圖 2-11 spwm 波延驅(qū)動波形圖 為了達到以上所說的功能，可以通過延時電路完成，將任何一路 spwm 波用反向 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）14 器分為兩路信號，用于一個橋臂上下兩個 mos 管的驅(qū)動。將得到的兩路信號分別送入 延時，放電電路，以 c 相為例，圖中 turn 是單片機的控制信號，當(dāng) turn 為真時， spwm 波形可以順利輸出。當(dāng)欠壓保護時，單片機發(fā)送低電平可以封鎖信號輸出。 由下圖可知，根據(jù)需要選擇不同的延時時間 t,兩路信號有著同樣的電路結(jié)構(gòu)，由 兩個電阻和一個電容構(gòu)成。按照其中一路進行分析可知，電阻和電容構(gòu)成的 rc 電路， 時間常數(shù) t=r c,則充電和放電的時間差=t1-t2，而我們要選擇的死區(qū)時間為 t=(45)t 。t spwm 波延時驅(qū)動電路圖如圖 2-12 所示： 圖 2-12 spwm 波延時驅(qū)動電路 只要合理的選擇延遲時間，就可以使逆變觸發(fā)既要使得 mos 可靠安全的導(dǎo)通，又 要延時間隔相對較小，提高逆變效率。 2.6 控制模塊 控制模塊以單片機為控制核心，采用快速單片機 w77e58。 w77e58 單片機是一款快速而且與 8051 兼容的微控制器，其內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè)計， 提高了時鐘速度和存儲器訪問周期速度，在相同的時鐘頻率下，其指令執(zhí)行速度是標(biāo) 準(zhǔn) 8051 的 1.53 倍12；此外，在相同的吞吐量及低頻時鐘情況下，電源功耗也降低； 另外，w77e58 單片機內(nèi)含 32kb 的 eprom，具有 1kb 隨機數(shù)據(jù)存儲器。其外部引腳 如圖 2-13： 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計15 圖 2-13 w77e58 單片機外部引腳圖 特點： (a)8 位處理器； (b)最高 40m 時鐘，4 機器周期的指令執(zhí)行速度； (c)與標(biāo)準(zhǔn) 8051 兼容的管腳； (d)與 8051 兼容的指令； (e)4 個 8 位 i/o 口； (f)擴展的 4 位 i/o 和等待信號線（44 腳的 plcc 或 qfp 封裝提供） ； (g)三個 16 位計數(shù)/時器； (h)12 級中斷； (i)片上時鐘源； (k)兩個增強的雙工串口； (l)1k 的片上外部存儲器； (m)可編程看門狗； (n)兩個全速 16 位數(shù)據(jù)指針 dptr。 w77e58 內(nèi)部含有兩個 16 位數(shù)據(jù)指針(dptr 和 dptri)，大大加快了程序?qū)?shù)據(jù) 存儲區(qū)的訪問，可以使 w77e58 更加靈活迅速的與 ram 和外設(shè)交換數(shù)據(jù)。w77e58 還 包含 1kb 只能用 movx 指令訪問的片內(nèi) sram，這樣一般情況下不需要外擴 ram， 可以大大節(jié)約單片機的口線。w77e58 具有 3 個 16 位定時器，其功能和 8052 系列相 似。在用作定時器時，每個計數(shù)周期可以設(shè)定為 4 個或 12 個時鐘周期。w77e58 同時 還具有看門狗定時器，用來對系統(tǒng)進行監(jiān)視。和 80c52 一樣，為了減少功耗，w77e58 提供了空閑 idle 和掉電 powerdown 兩種節(jié)電模式。 w77e58 與 8052 在管腳及指令集上兼容。它具有 8052 的資源如：4 個雙向 8 位 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）16 i/o 口，3 個 16 位定時器/計數(shù)器，全雙工串行和若干中斷源。 w77e58 中有一個更加快速，性能更好的 8 位 cpu，它的內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè)計，提 高了時鐘速度和存儲器訪問周期速度。性能的提高不僅僅在于使用高頻的振蕩器，還 在于 w77e58 將多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的 8052 指令的機器周期從 12 個時鐘減少至 4 個時鐘。這樣 性能就提高了 1.53 倍。另外 w77e58 還可調(diào)整 movx 指令的周期，范圍為 2 個機 器周期9 個機器周期。這種設(shè)計使得 w77e58 能夠更有效的訪問慢速或快速外部 ram 及外設(shè)。w77e58 內(nèi)含 1kb 用 movx 指令訪問的數(shù)據(jù)存儲器，地址范圍為 0000h03ffh。它只能用 movx 指令來訪問，可由軟件來選擇是否使用這個片上 sram。 w77e58 是與 8052 兼容的，因此具有 8052 的特性；相比 8052 它的速度提高，耗 電量減少。他的指令集基本與 8051 相同；多了一條 dec dptr (操作碼 a5h, dptr 減 1)指令。8051 每 12 個時鐘周期為一個機器周期，而 w77e58 每 4 個時鐘周期為一 個機器周期。這樣提高了 w77e58 的指令執(zhí)行速度。因此與 8052 相比即使在時鐘頻率 相同的情況下 w77e58 也可以以更高速度運行。由于采用全靜態(tài) cmos 設(shè)計， w77e58 能夠在低時鐘頻率下運行，在相同指令吞吐量的情況下，電源消耗也降低。 機器周期縮短至 4 個時鐘周期，是 w77e58 速度提高的主要原因。w77e58 具有 所有 8052 的特性，同時也具有一些新的外設(shè)及特性。 (1)i/o 口 w77e58 有 4 個 8 位 i/o 口，及一個附加的 4 位 i/o 口。當(dāng)處理器用 movc 或 movx 指令執(zhí)行外部程序、訪問外部設(shè)備/存儲器時，p0 口可用作地址/數(shù)據(jù)總線。此 時它內(nèi)部有強上拉或下拉功能，無須再使用外部上拉。否則它是帶有開漏輸出的通用 i/o 口。p2 口主要提供 16 位地址的高 8 位。當(dāng)用作地址線時它同樣具有強上拉或下拉 功能。p1、p3 口是 i/o 口同時具有不同的功能。p4 口（限 plcc/qfp 封裝）是和 p1、p3 相同的通用 i/o 口。p4.0 有 cp 的復(fù)用功能是等待狀態(tài)中的控制信號。當(dāng)?shù)却?狀態(tài)控制信號使能后，p4.0 是輸入口。 (2)串行口 w77e58 有 2 個增強型串行口，功能與標(biāo)準(zhǔn) 8052 串行口相似。w77e58 的串行口 能以不同的方式運行，以獲得時序相似。注意串行口 0 可以用定時器 1 或 2 做波特率 發(fā)生器，但串行口 1 只能用定時器 1 做波特率發(fā)生器。串行口有自動地址識別和幀錯 誤檢測的增強功能。 (3)定時器 w77e58 有 3 個 16 位定時器，其功能與 8052 體系中的定時器類似。當(dāng)作為定時 器使用時，可將它們設(shè)置為每 4 個時鐘周期進行一次計數(shù)，或者每 12 個時鐘周期進行 一次計數(shù)。這位用戶提供了模擬 8052 時鐘運行的一種方式。w77e58 具有特殊的功能， 看門狗定時器。該定時器可用作系統(tǒng)監(jiān)控器，或超長周期定時器。 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計17 (4)w77e58 中斷 w77e58 的中斷系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn) 8052 之中斷系統(tǒng)有細(xì)微的差別。由于存在新增功能和 外設(shè)，中斷源的數(shù)量和中斷向量都相應(yīng)得增加。w77e58 提供 12 個中斷源 2 級中斷能 力，包括 6 個外部中斷，定時器中斷及串行 i/o 口中斷。 (5)數(shù)據(jù)指針 在標(biāo)準(zhǔn) 8052 中只有一個 16 位數(shù)據(jù)指針（dpl，dph） 。在 w77e58 中還有一個 16 位數(shù)據(jù)指針（dpl1，dph1） 。這個數(shù)據(jù)指針位于標(biāo)準(zhǔn) 8052 中未定義的 sfr 地址中。 w77e58 中還有一條 dec dptr 指令（操作碼 a5h） ，用以提高程序的靈活性。 (6)片上數(shù)據(jù) sram w77e58 有 1k 字節(jié)的數(shù)據(jù) sram 空間，它是可讀寫的并且是存儲器映射的。這 些片上 movx sram 用 movx 指令來訪問。這片區(qū)域不用于存放可執(zhí)行代碼。對于 片內(nèi) 256 字節(jié)暫存 ram 和這些 1k 字節(jié)數(shù)據(jù) sram 來說，不存在數(shù)據(jù)的沖突和重疊， 因為他們有不同的尋址方式和單獨的訪問指令。pmr 寄存器中的 dme0 位來使能片上 movx sram，在復(fù)位后 dme0 位為 0，因此 movx sram 是被關(guān)閉的，所有對 0000h-ffffh 地址空間的訪問均為對外部 sram 的訪問。 (7)存儲器組織 w77e58 將存儲器分為 2 個獨立的區(qū)域：程序存儲器區(qū)和數(shù)據(jù)存儲器區(qū)。程序存 儲器區(qū)用來存放程序代碼，數(shù)據(jù)存儲器區(qū)用來存放數(shù)據(jù)及存儲器映射的設(shè)備需要用到 的數(shù)據(jù)。 (8)程序存儲器 w77e58 提供 32kb 大小的程序存儲器，這些 rom 區(qū)與 8052 的 rom 區(qū)功能類似， 所有指令都從這些區(qū)域中取出執(zhí)行。movc 指令同樣也訪問這些區(qū)域，超過片上 rom 最大地址范圍后，系統(tǒng)將訪問外部存儲器。 (9)數(shù)據(jù)存儲器 w77e58 最多可以訪問 64kb 的外部數(shù)據(jù)存儲器。這個存儲器區(qū)域用 movx 指令 來訪問。不同于其他 8051 的衍生產(chǎn)品，w77e58 還內(nèi)建一個 1kb 字節(jié)的 movx sram 數(shù)據(jù)存儲器。這 1kb 的數(shù)據(jù)存儲器的地址范圍為 0000h-03ffh。對該數(shù)據(jù)存儲 器的訪問是受軟件控制的。當(dāng)軟件允許訪問該區(qū)域時，訪問地址范圍為 0000h-03ffh 的 movx 指令將讀寫 movx sram 數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容。當(dāng)?shù)刂贩秶^ 03ffh 后， 系統(tǒng)將自動訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。當(dāng)軟件禁止訪問該區(qū)域時，該區(qū)域?qū)⒈挥成錇橥獠?數(shù)據(jù)存儲器。任何訪問地址為 0000h-ffffh 的 movx 指令都將訪問到外部數(shù)據(jù)存儲 器。這是 w77e58 默認(rèn)的運行環(huán)境。另外 w77e58 還有標(biāo)準(zhǔn)的 256 字節(jié)暫存數(shù)據(jù)存儲 器。這片區(qū)域可以間接或直接訪問。由于這片區(qū)域 w77e58 只有 256 字節(jié)，因此僅適 用于數(shù)據(jù)量較小的場合。當(dāng)數(shù)據(jù)量較多時，可以考慮同時使用 2 個數(shù)據(jù)存儲器。片上 movx sram，同外部 ram 一樣只可由 movx 指令來訪問，但是片上 movx 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）18 sram 擁有最快的訪問速度。 圖 2-14 max197 與處理器之間的硬件接口 圖 2-14 為 max197 與處理器之間的硬件接口。使單片機的 p0.0p0.7 與 max197 的 d0d7 相連。以 p22 作片選信號。選擇 max197 為軟件設(shè)置低功耗工作方式, 所 以置 shdn 腳為高電平,本例采用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓, 所以 ref、refdj 均通過電容接地。 用 p21 腳用做判讀高、低位數(shù)據(jù)的選擇線,直接與 hben 腳相連, 因而讀低 8 位時, max197 的地址為 ofcffh,讀高 4 位時, max197 的地址為 ofdffh。max197 的 int 腳與用戶接口中的 xint 相連, 作為轉(zhuǎn)換識別信號, 當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢時,max197 的 int 腳產(chǎn)生中斷信號,從而使處理器進入 into 中斷處理程序進行一路轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀 入操作13。 2.7 dc/dc 電源模塊 因為采用光電隔離，所以不能在光耦的兩邊使用同一組電源。另放大器、單片機 和集成驅(qū)動芯片的電源要求也各有不同。電路圖中所示 dc/dc 轉(zhuǎn)換器，使用很方便。 輸入只要在其范圍，輸出就可得到需要恒定的直流電壓。管腳 6 和管腳 7 之間就是輸 出，加電容是為了濾波。該系列 dc/dc 轉(zhuǎn)換器特點：寬電壓輸入范圍、效率高達 82%、隔離 1500vdc、短路保護（自恢復(fù)） 、工作溫度范圍：-40+85、內(nèi)部貼片 化設(shè)計、 阻燃封裝、mtbf1000000 小時。圖 2-15 是該系列的電源模塊的典型應(yīng)用 電路14。 逆變并網(wǎng)模擬系統(tǒng)軟件設(shè)計19 圖 2-15 dc/dc 電路圖 3 原理推導(dǎo)與計算 3.1 spwm 波產(chǎn)生原理 由主控快速單片機 w77e58 通過程序?qū)崿F(xiàn)輸出數(shù)字量正弦波信號，經(jīng)由 d/a 轉(zhuǎn)換 芯片 ad7528 轉(zhuǎn)換后輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬正弦波信號，ad7528 內(nèi)部集成了兩片 d/a,而且數(shù) 模轉(zhuǎn)換的精度可以達到 1%以內(nèi)，工作電壓 5v15v 方便使用，輸出驅(qū)動能力兼容 ttl 和 cmos 電平。 此時正弦波信號幅值小，驅(qū)動能力弱，需要經(jīng)過進一步放大。另一路為三角波產(chǎn) 生電路：滯回比較器的輸出經(jīng)過積分之后，得到三角波。三角波和正弦波經(jīng)過過零比 較后得到 spwm 波。為保證輸出的 spwm 波準(zhǔn)確可靠，在產(chǎn)生三角波的同時采用同 頻率和周期的方波信號，通過鎖存觸發(fā)器 4044 后可對輸出的 spwm 波進行實時監(jiān)測 和封鎖信號的保護。 pwm 的全稱是 pulse width modulation，也即是脈寬調(diào)制， 通過改變輸出方波 的占空比來改變等效的輸出電壓， 廣泛地用于電動機調(diào)速和閥門控制，比如我們現(xiàn) 在的電動車電機調(diào)速就是使用這種方式。 spwm(sinusoida