電賽校賽-單相逆變電源設計（模擬部分）
寫在前面
因爲疫情問題，我們學校的這次電賽的校賽只能線上進行了，我是負責測量部分，所以其實壓力相對小一點，爲了統一評分，只能使用proteus8.6，我也是無奈，又撿起來了很多年不用的C51 OR C52，其實還行吧，沒考電壓測量，在我之前仿真測試時候，測試了MSP430的ADC，但是在我們下板成功調試的demo板中的測頻測幅程序，發現可能是進不去ADC的中斷，莫名其妙。
題目
基礎部分
- 搭建 DC-AC 電路以及檢測電路。
- 調整系統的參數，使得輸出的交流電的頻率爲 20Hz。
- 測量輸出交流電的頻率並顯示。
發揮部分
- 在基礎部分 3 的基礎上，將測量到的頻率數據通過串口發送給另外一個單片
機 2 系統，並且顯示出來。 - 將此電源系統擴展爲三相交流電源逆變電路，並在示波器上顯示輸出波形。
完成指標
全部完成
設計思路
總述
考慮到只是仿真，所以在實際電路中的實現可能性還是比較侷限，所以僅供仿真測試參考。
| 大致方案 | 功能 |
|---|---|
| 方波產生 | NE555，震盪，產生測量要求的20hz的控制信號，用於逆變 |
| DC–AC使用全橋逆變 | 逆變電路的核心，輸出做簡單的濾波即可產生我們想要的正弦波 |
| 檢測電路比較器 | 用運放做了個簡單的比較器，講正弦轉換爲方波，送給單片機測量 |
| 測量部分 | 單片機使用C52單片機，測頻串口發送機三個定時器全開，接收機只接收。在LCD12864顯示 |
1.0版本（只實現單相逆變電路）
模擬那邊我不太熟悉，這裏我主要給出一些簡單的引用給大家參考（文末貼出鏈接），簡單的設計思路。拿到題後，我們其實有點懵逼，本來是做信號處理類的，被迫發配到電源類我們也是無語。
大致百度了下思路，其實也就是一個無源逆變電路，處理後出來正弦波，然後做檢測前的處理，然後把測量結果送給了單片機用於測量。
2.0版本（單相改爲三相逆變電路）
三相電路是要有相位差的，這裏我們分了兩類思路，一個是用移相器進行移相操作，把單相移相產生單個輸出的信號（但是…這好像還是單相吧…），然後我們也找到了一些資料，看了看三相逆變電路的原理，發現僅僅只是在單相的擴展，只是控制信號需要相位移動，我們最後採用的方案是，用數字芯片電路進行移相，產生的控制信號送給逆變電路。
逆變原理部分
推薦引用的那幾個博客還有網文鏈接，具體原理大家自己品品。個人的理解就是幾個三極管，由控制信號控制三極管的到通，從而使得產生逆變的AC電源
- https://wenku.baidu.com/view/ba2b2fb46529647d2728525a.html 全橋逆變電路設計原理
- http://www.henlito.com/chinese/news/10/12705.html 三相逆變電路設計
- https://blog.csdn.net/qq_39400113/article/details/105822088 全國大學生電子設計競賽(七)–逆變電源設計
單相逆變
電壓型全橋逆變電路可看成由兩個半橋電路組合而成，共 4 個橋臂，橋臂 1 和 4 爲一對，橋臂 2 和 3 爲另一對，成對橋臂同時導通，兩對交替各導通 180°
電壓型全橋逆變電路輸出電壓 uo 的波形和半橋電路的波形 uo 形狀相同，也是矩型波，但幅值高出一倍， Um=Ud輸出電流 io 波形和半橋電路的 io 形狀相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相繼導通的區間，分別對應 VD1和 VD4、V1和 V4、VD2和 VD3、V2和 V3相繼導通的區間。
本次沒有要求幅值，這裏我就不做贅述。可參考引用中的具體計算。
三相逆變
電壓型三相全橋式逆變器
電壓型三相全橋式逆變器 電路及其波形如圖1所示，圖1 (a)爲電路結構，圖1(b)爲輸出電壓波形。在圖1 (a)中的N是負載的中點，O爲直流輸入電源的中點，它是一個爲討論方便而虛設的點。每個橋臂的上下開關管輪流導通180。，這樣，流經每相負載的電流是連續的。我們稱其爲180。導通型三相全橋式逆變器。六個功率開關管的導通次序爲Vl、V2，V3、V4，V5、V6。分析時，假設三相負載是對稱的，ZA=ZB=ZC=Z。下面以阻性負載和感性負載兩種情況進行討論
電路仿真
DC-AC電路（單相）
這裏大致根據全橋逆變的原理仿真出來的是單相逆變電路的電路圖。
這裏大致說下的，VCVS只是調控導通電壓的，我們可以根據需要直接把脈衝電壓源幅值適度改小，然後把輸入直接連接到G極。像這樣，要保持所有的都進行調整。
輸出信號的頻率由脈衝電壓源進行調控，這裏只需要進行更改脈衝電壓的週期和脈衝寬度即可實現題目要求的20HZ。
上圖仿真結果：
脈衝信號產生
這裏的脈衝信號是用的系統的脈衝電壓源，同理我們可以把脈衝電壓源進行替換，這裏我們採用的是NE555震盪產生方波。
555頻率計算器
通過原理的瞭解我們可以看到在控制信號中需要相互反向的信號來進行調控，對管是相同，同側管互補，這裏我們就簡單的使用7414非一下吧…反正仿真模擬能跑通。
檢測電路
比較器後的輸出的電壓幅值合適所以不需要再做別的處理
DC-AC電路轉三相 控制信號
解決三相的問題，首先考慮相位相差120°的信號，這裏我們使用NE555產生120HZ的方波，然後根據模擬電路模6計數器分頻爲20hz，通過移位寄存器，進行相位移動，從而產生了三路相位差120度的方波控制信號。
三相電路仿真
修改內容和前面提到的相似
仿真結果：