基于瑞萨H8 3687的小型发电机逆变电源的研

制

摘要：提出了一种稳定性高、抗干扰能力强的小型发电机逆变电源的设计方案。采用瑞萨科技的工业级电机控制专用处理器H8／3687作为控制核心，产生频率为12．5 kHz的高额SPWM脉宽调制信号，SPWM信号通过结合具有高频抗干扰技术的驱动电路，将低压的控制信号和高电压信号隔离开，避免了高压信号对控制信号的影响。最后有效地驱动了组成逆变桥的IGBT。实验表明，这种小型发电机逆变电源能够在较强的外界干扰下平稳运行，可以实现220 V／50 Hz交流电的稳定输出，且输出误差保持在±3％的范围内。 关键词：发电机；脉宽调制；逆变；瑞萨单片机；H8／3687

汽油发电机组是将发电机输出的原始电压通过电力电子技术的处理，然后再输出给负载。开发出体积小运行稳定可靠的发电机逆变电源，能节省能源并具有广泛的市场前景。

1 瑞萨H8／3687单片机简介

瑞萨H8／3687单片机是一种高精度控制的工业级电机专用处理器，运行速度高、处理功能强大，具有丰富的片内外围设备，便于接口和模块化设计，被广泛应用于数字马达控制、电力转换系统各种电源设备。该单片机具体性能指标如下：1)高性能静态COMS技术，主频可达20 MHz，超低功耗设计，抗干扰能力强；2)内置32 K×16 bit的ROM程序存储器；3)动态PLL，主频可由软件编程修改；4)8通道10位A／D转换器，双采样，保持最小转换时间3．5μs；5)2个串行通信接口(SCI)、同步时钟模式的I2C总线接口。

2 发电机逆变电源系统结构

发电机逆变电源系统的整体框图如图1所示。汽油机的汽缸经过进气、压缩、膨胀和排气4个过程，将热能转变成为机械能，然后经过曲轴连杆机构带动交流发电机，输出电压为330～470 V，频率为150～330 Hz的交流电；经过整流电路和大电容滤波电路进入单相全桥逆变电路。

控制电路以瑞萨H8／3687单片机为核心，产生单相逆变电路工作所需要的SPWM信号，通过驱动电路，使得单相全桥逆变主电路输出高频脉宽调制型交流电。该交流电再经输出滤波器处理最后得到稳定、纯净的正弦波交流电。输出母线电压通过霍尔电流传感器的采样并将检测量送到单片机的A／D转换端口。

2．1 系统硬件电路设计

发电机逆变电源的硬件主要由整流电路、滤波电路、单相逆变电路和控制电路组成。整