概念
逆变器是将直流电能转变成交流电（一般为220V，50hz正弦波）。
系统框图设计
该方案可分为前后两级，前级采用推挽升压电路将输入的直流电压升压到正弦交流电的峰值以上的母线直流电压，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。
系统硬件设计
逆变电源硬件结构主要包括：直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器CH32F103、显示模块。
其中直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流电的峰值以上的母线直流电压； 正弦逆变部分将母线直流电压逆变后经输出滤波电路得到正弦式交流电；
采样电路则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样，以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳环等功能；
驱动电路的功能是将驱动信号的逻辑电平进行匹配放大，以满足驱动功率管的要求。 主控制器（CH32F103）电路的功能是产生驱动信号，并对采样信号进行处理，以实现复杂的系统功能；
显示模块电路的功能就是显示系统功能信息。
（1）逆变电路实现原理
运用面积等效原理转换为SPWM波形。将上图中的正弦半波（红线）分为n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰划分为7等份。7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效于正弦波。
对于正弦波的负半周也可以相同的方法得到PWM波形。这种脉冲的宽度按正弦规律变化和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。
输出正弦波交流电压仍需全桥逆变电路，通过控制开关晶体管的通断，普遍使用的是调制法来生成控制信号。
图1、全桥逆变电路的工作状态
图2、双极性SPWM生成原理
图2上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。在调制法中，把所希望输出的波形称为调制波ur，把接受调制的信号称为载波uc，通常采用等腰三角波作为载波，正弦波作为调制信号。在两波交点时对电路中的开关器件进行通断控制，就可得到宽度正比于调制信号幅值的脉冲。
在ur正半周时，T2与T3保持关断，在ur和uc的交点时刻控制开关晶体管T1与T4开通与关断：当ur＞uc时控制T1与T4导通，R上的电压为Ud，当ur＜uc时控制T1与T4关断，R上的电压为0。在ur负半周时，T1与T4保持关断，当uc＞ur时控制T3与T2导通，R上的电压为-Ud，当uc＜ur时控制T1与T4关断，R上的电压为0。这样在R上产生宽度按正弦波规律变化的SPWM波形，见图2下图，其中红线uof表示输出等效的正弦波交流电电压。
SPWM逆变器输出的正弦波交流电电压uof的峰值uofm小于输入的直流电压ud，把uofm/ud称为直流电压利用率，对于单相SPWM电路直流电压利用率的理论值最大为1，实际上由于种种原因，直流电压利用率要小于1。对于输出相电压（有效值）为220V单相交流电的逆变电路输入直流电压要高于310V。
SPWM逆变器输出电压与ur/uc成正比，保持载波uc不变，改变调制波ur的大小即可控制输出交流电压的大小。当然，调制波ur峰值要小于载波uc峰值。
（2）采样电路
输出电压采样用于反馈稳压，输出电流采样用于过载保护，母线电流采样用于短路保护，母线电压采样用于限制母线电压虚高，输入电压采样用于输入过压/欠压保护。输出采样中使用了电流互感器与电压互感器，大大减少了系统干扰，提高系统稳定性。
互感器的作用是实现大电压电流同比例转换成小电压电流。例如对于输出电流采样，可采用5A/5mA电流互感器。由于电流互感器的输出为毫伏级别的交流信号，为了能被单片机内部的ADC模块采集到，必须将其整流成直流信号并加以放大。
（3）主控制器
主控制器选用CH32F103C8T6。CH32F1 系列 MCU 产品使用高性能的 ARM○R CortexTM-M3 32 位的 RISC 内核， 最高工作频率 72MHz， 内置高速存储器，并采用预取方式提高指令访问速度，系统结构中多条总线同步工作，同时具有3路16位通用定时器、1路16位高级定时器以及12位精度的ADC等众多适合做逆变及电机驱动的外设。在本系统中用于产生PWM、SPWM驱动信号，并对采样信号进行处理，以完成稳压反馈以及保护功能。根据调制方法的不同，SPWM驱动信号形式可以分为：双极性、单极性和单极性倍频。由于双极
性调制失真度小，本设计中SPWM采用双极性驱动方式。
基于CH32F103实现的逆变器方案说明 - 图文
