基于Arduino的微处理器3相逆变器电路

Arduino 三相逆变器是一种通过基于 Arduino 的编程振荡器产生 3 相交流输出的电路。

在这篇文章中，我们将学习如何制作一个简单的基于Arduino的微处理器3相逆变器电路，该电路可以根据用户对操作给定3相负载的偏好进行升级。

我们已经在之前的一篇文章中研究了一种有效而简单的三相逆变器电路，该电路依赖于运算放大器来产生3相方波信号，而用于驱动MOSFET的3相推挽信号是使用专门的3相驱动器IC实现的。

在当前的概念中，我们还使用这些专用驱动器IC配置主功率级，但是三相信号发生器是使用Arduino创建的。

这是因为创建基于 Arduino 的 3 相驱动器可能非常复杂，不建议使用。此外，以更便宜的价格获得现成的高效数字IC要容易得多。

在构建完整的逆变器电路之前，我们首先需要在Arduino UNO板中编程以下Arduino代码，然后继续其余细节。
Arduino 3 相信号发生器代码

void setup（） {

// initialize digital pin 13，12&8 as an output.

pinMode（13， OUTPUT）;

pinMode（12，OUTPUT）;

pinMode（8，OUTPUT）;

}

void loop（） {

int var=0;

digitalWrite（13， HIGH）;

digitalWrite（8，LOW）;

digitalWrite（12，LOW）;

delay（6.67）;

digitalWrite（12，HIGH）;

while（var==0）{

delay（3.33）;

digitalWrite（13，LOW）;

delay（3.33）;

digitalWrite（8，HIGH）;

delay（3.34）;

digitalWrite（12，LOW）;

delay（3.33）;

digitalWrite（13，HIGH）;

delay（3.33）;

digitalWrite（8，LOW）;

delay（3.34）;

digitalWrite（12，HIGH）;

}

}

使用上述代码的假设波形可以在下图中可视化：

一旦您在Arduino中刻录并确认了上述代码，就该继续配置剩余的电路级了。

为此，您将需要以下零件，希望您可能已经购买了这些零件：

所需零件

IC IR2112 - 3 个 （或任何类似的 3 相驱动器 IC） BC547 晶体管 - 3 个常

开电容器 10uF/25V 和 1uF/25V = 各

3 个 100uF/25V = 1nos 1N4148 = 3 nos（建议使用 1N4148 而不是 1N4007

）

电阻器，全部 1/4 瓦 5%

100 欧姆 = 6 nos 1K = 6nos

结构细节

首先，我们将 3 个 IC 连接起来，形成预期的 3 相 MOSFET 驱动级，如下所示：

组装好驱动板后，BC547晶体管与IC的HIN和LIN输入连接，如下图所示：

一旦构建了上述设计，就可以通过打开系统来快速验证预期结果。

请记住，Arduino需要一些时间才能启动，因此建议先打开Arduino，然后在几秒钟后打开驱动器电路的+12V电源。

如何计算自举电容

正如我们在上图中所看到的，电路需要在MOSFET附近以二极管和电容器的形式安装几个外部元件。这些器件在实现高端 mosfet
的精确切换方面起着至关重要的作用，这些级称为自举网络。

虽然图中已经给出了这些电容器的值，但可以使用以下公式专门计算这些电容器的值：

如何计算自举二极管

上述公式可用于计算自举网络的电容值，对于相关的二极管，我们必须考虑以下标准：

当高端 MOSFET 导通且其周围的电位几乎等于全桥 MOSFET 电压线路上的 BUS 电压时，二极管在正向偏置模式下激活或使能，因此自举二极管的额定值必须足以阻止特定图表中指定的全施加电压。

这看起来相当容易理解，但是为了计算额定电流，我们可能需要通过将栅极电荷幅度乘以开关频率来进行一些数学运算。

例如，如果MOSFET
IRF450的开关频率为100kHz，则二极管的额定电流约为12mA。由于该值看起来非常小，并且大多数二极管的额定电流比通常高得多，因此可能不需要特别注意。

话虽如此，二极管的过温泄漏特性可能是一个需要考虑的关键因素，特别是在自举电容可能应该将其电荷存储合理持续一段时间的情况下。在这种情况下，二极管需要是超快速恢复类型，以最大限度地减少电荷的大小，因为电荷从自举电容被迫回流到IC的电源轨。

一些安全提示

众所周知，由于此类概念涉及许多风险参数，三相逆变器电路中的mosfet非常容易受到损坏，尤其是在使用感性负载时。我已经在之前的一篇文章中详细讨论过这个问题，严格建议参考这篇文章并按照给定的指南实施 mosfet。

使用 IC IRS2330

下图设计为用作Arduino的3相PWM控制逆变器。

第一个图使用 IC 4049 的六个 NOT 门进行接线。该级用于将Arduino PWM脉冲分成互补的高/低逻辑对，以便桥式三相逆变器驱动器IC
IC IRS3可以与馈电PWM兼容。

上面的第二张图构成了提议的Arduino PWM，三相逆变器设计的桥式驱动器级，使用IC IRS3桥式驱动器芯片。

IC 的输入指示为 HIN 和 LIN 接受来自 NOT 门的尺寸 Arduino PWM，并驱动由 6 个 IGBT
组成的输出桥接网络，进而驱动其三个输出端的连接负载。

1K预设用于通过在I的关断引脚上适当调整来控制逆变器的过流限制，如果为逆变器指定了相对较高的电流，则可以适当降低1欧姆检测电阻。