逆變電源是不間斷電源、靜止特種電源、新能源發電技術等許多設備的關鍵部件。許多場合都要求逆變器能輸出失真度小的正弦波，因而消除諧波是逆變電源的基本要求之一。筆者擬采用單片機作為控制器，脈沖信號產生采用消諧PWM法，詳細介紹其硬件、軟件實現過程。

消諧PWM控制

采用PWM控制技術的主要目的之一是為了解決逆變電源輸出的諧波問題，高頻PWM控制不僅可以有效地減小輸出電壓的諧波含量，而且可以方便地調節輸出電壓的大小。消諧控制的基本思想是：以PWM脈沖波形的切換點相位作為未知數，通過PWM脈沖的傅里葉級數分析，獲得輸出電壓的基波分量和各次諧波分量的表達式，然后根據基波和各次諧波幅值的要求建立一個與未知數個數相等的方程組，通過求解方程組，獲得各個脈沖的切換時刻，并按該時刻實施控制，則輸出電壓的基波和各次諧波幅值將會是期望值。一般情況下，總是令基波幅值為一個期望的非零值，而令各次諧波的大小為零，這樣經過消諧PWM控制方程的逆變器將不含指定的低階諧波值。

假定逆變器輸出PWM波形在四分之一周期內有N個開關切換點，每個開關切換點對應的相位角分別為（ai=1，2，…，N），且有0≤a1

式（1）為雙極性調制且開關角個數N為奇數時的表達式，式（2）為雙極性調制且開關角個數N為偶數時的表達式，式（3）為單極性調制時的表達式。設逆變器輸出基波電壓幅值與輸入直流母線電壓比值為M，假定式（1）、式（2）對應的PWM波形用于三相逆變器，式（3）對應的PWM波形用于單相逆變器，則式（1）~（3）式可得出相對應的消諧方程分別如（4）~（6）式所示。求解上述方程即可得到一組開關切換角，將此切換角轉化為單片機定時計數脈沖數據表保存在程序存儲器中，供實時控制時查詢。

控制系統

控制系統是按照給定信號的要求，控制并調節主電路開關管的開通與關斷，從而控制主電路產生期望的輸出電壓，并使輸出電壓盡可能地跟隨給定的電壓信號。圖1給出了逆變電源的硬件電路基本框圖。觸發脈沖的產生采用數字電路的方法，完全可以用控制器的軟件程序來實現其功能，節約了成本，而且相比較于模擬電路，這種方法的抗干擾能力較強。

逆變電路控制系統以AVR單片機為核心，其功能主要是產生全橋逆變電路中開關管的驅動信號，同時通過實時采樣線路電壓和電流來實現逆變電源的調節和保護。對于直流母線側的輸入電壓信號，采用霍爾傳感器變壓后，電壓信號經過由運算放大器組成的射級跟隨器，送到窗口比較器，窗口的上下兩閾值分別對應過電壓和欠電壓限值，如果在窗口范圍內則電壓正常，否則輸出過電壓或欠電壓故障信號；對于直流母線側的電流信號，采用采樣電阻對其進行測量，采樣電阻兩端電壓送運算放大器放大和抗干擾濾波處理后，與設定的過電流閾值比較，實現逆變器的輸出或內部電路過電流的報警和處理。以上兩種保護信號經過邏輯與處理，送到單片機的外部中斷請求輸入引腳，無論何種情況引起的故障信號，均可以向單片機提出中斷請求，單片機響應中斷，通過封鎖所有開關管的驅動信號來實現保護，同時給出故障指示。