基于STM32单片机的微电网模拟系统设计
电子电路设计与方案基于STM32单片机的微电网模拟系统设计李红丽，马耀锋(郑州工程技术学院，河南郑州，450044 )基金项目：河南省科技厅科技攻关项目（172102210604);河南省高等学校重点研究项目（16B51000);中州大学科技创新团队（智能 制造科技创新团队）摘要：本系统主要由主控电路和三相逆变电路模块组成。
采用DC直流电源供电，STM32单片机输出一个模拟量，控制EG8030输出SPWM 波，经三相对称整流桥输出三相交流到三相对称Y型负载。
采用电流互感器和电压互感器进行电流、电压采样，反馈到单片机形成闭环控 制，采集到的数据可实时液晶显示。
逆变器1和逆变器2并联到母线，实现共同向负载输出功率，负载可调整。
关键词：STM32; EG8030;三相对称整流桥1整体方案设计■ 1.1方案分析与比较1.1.1主控桃的逸择方案一 ：STM32直接输出SPWM波使用STM32单片机直接输出6路SPWM波，直接控制 MOS管实现三相逆变。
该方案电路简单，主拓扑结构简单，控制容易，但是程序较为复杂，不易操作。
且带负载能力不高。
方案二：使用EG8030芯片采用STM32EG8030芯片，硬件闭环实现SPWM输出，并且实时调压。
只需单片机给一个模拟量便可控制其产生三 路相位差为120度的SPWM波。
并且采用MOS开关管组 成全桥逆变电路，再与电感电容滤波组成主电路。
该方案电 路比较稳定，使用分离器件少，不易受干扰。
综合考虑，本设计选用方案二〇1.1.2三相逆变电路的挪方案一：三相电压型逆变电路。
用三个单相逆变电路可 以组合成一个三相逆变电路。
但在三相逆变电路中，应用 最广的还是三相桥式逆变电路。
采用MOS管作为开关器件 的三相电压型桥式逆变电路，可以看成由三个半桥逆变电路 组成。
方案二：三相电流型逆变电路。
图给出的是三相桥式电 流型逆变器，图中的GTO(VT1~VT6)作为开关管。
直流 侧串接的大电感Ld使输入电流平直，构成电流内阻特性。
这种工作方式是120度导电方式，即每个桥臂_周期内导电120度，按VT1~VT6的顺序每隔60度依次触发导通。
综合考虑，本设计选用方案二〇■ 1.2总体方案设计系统主要由四个部分组成：STM32单片机模块，EG8030,三相整流桥，三相Y形对称负载。
如图1所示，我们采用STM32先输出模拟量，使EG8030芯片输出SPWM波，再利用芯片FSB44104A产生三相交流电，这 个器件内部含驱动器和保护电路。
然后通过电压和电流采 集电路对电压、电流进行采样，并将采样到的信号反馈到STM32单片机，进行PID调节，输出模拟量给EG8030, 从而控制交流电的适当改变。
系统可以检测到交流电压的输 出，从而可以根据设定值确定模拟量。
2硬件电路设计■ 2.1主控核心主控采用STM32F104处理器，如图2所示。
STM32系 列是为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设 计的ARMc〇rtex-M3内核。
运行速度快，时钟频率很高，ADC接口比较多，并且内置3个12位A/D转换器，2个 12位的D/A转化器，其高级定时器可产生带死区互补的PWM波，是同类产品中性价比最高的处理器。
通过STM32 输出DAC模拟量来控制EG8030输出SPWM波。
■ 2.2 EG8030芯片原理及应用EG8030是一数字化的、功能完善的自带死区控制的三 相纯正弦波逆变发生器芯片，可配置的四种工作模式可应用 于DC-DC-AC两级功率变换构架或DC-AC单极工频变压器 升压变换构架，如图3所示。
外接16MHz晶体振荡器，能 产生高精度、失真和谐波都很小的三相SPWM信号。
并具 备完善的采样机构，能够采集电流信号、三相电压信号，实 B寸处理，实现输出稳压和各项保护功能。
STM32外接显示屏，可以便于调节。
电子电路设计与方案33V卜.十匕如r iPA2. 16MO 323DC-RSPC5PBO 26BQQT1 2ESDA 3033^"PC14_09C32_INPC15 _03C32_OUTPDO_OSC_INPD 1O SC OUTN R C T_PCD_ADC12_IN10PC1_ADC12_IN11PC2_ADC12_IK12PC3_ADC12_IN13VSSAV D D APA0_^XU P_U SART2_CTSP A1_U S AKT2_RTSP A2_U S AKT2_TKPA3 USAKT2 KXVSS_4VDD_4gTM32FI03XX_PIK64VDD_3VSS_3PB9_TIM4_CH4PBB_TIM4_CH3BOOTOPB7_L2a_SDAPBe_I2Cl_SCLPB5_I2C 1_SMBA1IKTRSTTJTDOPD2：12PC I：PCIPC10J T O IJ ld C S W C LKVDD_2VSS_2JTMS,SV\r D ibPA4_SPI1_NSSPA5_SP11_SCKPAtf_SPIl_MISOPA12_USBDPPA11_USEDMPA 10_U SART1_RXPC4_ADC12_IN14PC5_ADC12_IK15PBOP A S_U SAKT1_CK.PCSPCSPB1PB2_DOOTlPB10J 2C2_SCT,X J S A R13 _1XPB11_I2C2_AKr3_RXPC?PC6PB15_SPI2J\IOSIPB 14_SP I2_MI SOVSS_1VDE>_1PB13_SPI2_3CK.PB12_S»I2_NSS3.3 VLED2LED1-|3 3V图2 S T M32最小系统■ 2.3FSB44104A桥电路FSB44104A是智能功率模块，如图4所示，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且内部集成有过 电压，过电流和过热等故障检测电路，可将检测信号送到 MCU。
通过由EG8030送出的6路SPWM波，自动导通关 断内部的M0SFET，省去了驱动电路和功率电路，极大的 简化了硬件电路。
3软件设计系统使用STM32F103单片机作为主控，输出SPWM波，具有液晶屏显示，按键调节等功能，电压采样和电流采样可 反馈到单片机，单片机进行PID调节输出电压，软件流程 图如图5所示。
4测试方案与测试结果■4.1测试仪器清单序号仪器名称型号仪器指标生产厂家数量1电能质量和能量分析仪Fluke 435标称频率:40-70H z FLUKE1电子秘设计与方案H ： 二[W 1图4桥电路原理图2工业示波表Fluke 12540MHz FLUKE 13示波器TPS 20121G/s 100MH z Tektronix14数字万用表VC890C+VICTOR 15直流电源GPO-2303S0-30V ，3AGWINSTEK1■ 4.2测试方案及结果 4.2.1軸澜试采用电压互感器经过真有效值芯片AD 637把它整成直 流，就可以用STM 32采集。
用万用表检测到相电压有效值 归算到线电压有效值为24V ,使用示波器测出交流电频率为 50Hz 。
用电参数分析仪测试出THD 。
4.2.2测试过程(1)负载调整率的测试方法：在设置输入电压为24V ,输出电压为24V 的条件下，使负载电阻输出电流在0.2A ~2A 范围，测量输出电压，分别记为1^和1^2，则负载调整率 5,=[(11。
2- L y /u j x i o o %，即为负载调整率。
(2)电路效率测量：DC -AC 电路效率n =(P 〇/P s )X 100%，其中P 。
为输出功率，P s 为电源输入功率P fU 。
!。
，P S =US I S 。
(3) 交流母线总谐波畸变率的测量：电压谐波总畸变率VmD =(在二,/) / K 。
，其中V n 为n 个谐波，V o 为基波。
4.2.3测雌果1、首先仅让逆变器1向负载输出功率(1)当输入电流为42V ，负载电流为2A 时。
输出的交 流电电压有效值记录在表1中（误差要求U =24V ±0.2V )。
表1测置输出电压f 〇(HZ)Us(V)丨0㈧U 〇(V)误差5041223.760.01%(2)在输入电压调为42V ，输出交流母线电压设置为 24V 的条件下，调节负载电阻使输出电流在0.1A -2.0A 范围 内变化时，测量输出电压。
测量结果记录在表2中（负载 调整率要求在Su <0.3%)。
表2测置负载调整串u s(v)丨〇㈧u 〇(v)调整率420.124.030.26%4212.123.93(3)交流母线电压总谐波畸变率测量结果如表3所示(VT H D <3〇/〇)。
表3谐波酿率m a nV0(V)V thd0.06203245.56%(4) DC -AC 变换器数据如表4所示。
表4效率表US(V)Is (A)U 〇(V)l 〇㈧42.0221.2023.68 2.01效率 rH P jp jx io o o /c ^gs .so %2、逆变器1和逆变器2共同向负载输出功率(1)逆变器1和逆变器2共同向负载输出功率，数据(下转第100页)实验研究电流水平很小，而接地故障在用户界内所检测的零序电流水 平要明显增加。
因此在采用用户分界开关过程中，就可以按 照这一标准有效的界定10kV中的接地故障情况。
电源侧0—<故障#__£：F F K(分界开关）Z C T—M--------------负荷側〇q_r\■!--------------------/4/n l图2电源侧的故障接地示意图2.2.2中性点经小电阻接地方式在定陶电网中，_般的接地电流主要集中在300A-500A 的范围内，当用户界内单相接地发生后，ZCT检测结果显 示均为接地电流，而用户界外的则为单相接地故障，因此 ZCT依然能够检测出/。
2为零序电流。
根据上述结果，在接地故障电流检测过程中，可以采用 下列方法快速的判断故障：（1)当用户界内出现单相接地 故障后，控制器检测到零序故障电流后，则会自动启动延时 计时。
此时由于零序电流值要明显大于系统所设定的零序 电流固定值，因此当计时超时零序保护动作延时时间设定值 后，则会自动实施保护动作。
这样，控制器就能及时的完成 分闸，切除用户界内的故障。
（2)中性点不接地系统或者 中性点经消弧线圈接地系统，当发现单相接地故障之后，则 变电站不跳闸，此时看门狗（分界开关）能够按照零序保护 动作所确定的延时保护时间整定值来快速的识别故障。
■ 2.3设计要点根据定陶电网的实践经验，为了能够让10kV用户分界 开关获得更有效的应用，就需要从更全面的角度对其进行分析，寻找提高用户分界开关运行效率的方法[2]。
本文认为，在应用用户分界开关中，需要遵照下列的设计原则，才能让其在10kV配电网系统中发挥更大的作用：(1)可靠性原则。
基于STM32单片机的分布式智能配电终端设计
基于STM32单片机的分布式智能配电终端设计摘要：本文基于STM32单片机设计了一种分布式智能配电终端，旨在解决传统配电系统中存在的信息不对称、操作不便等问题。
通过该终端，用户可以实现对电力系统的监测、控制、保护等多种功能，实现配电系统的自动化、智能化。
在系统设计中，我们使用了基于CAN总线的分布式控制架构，以及基于嵌入式系统的设计方法，使得该终端具有可靠性、稳定性和实用性。
最后，通过实验验证了该终端的性能和可行性。
关键词：STM32单片机；分布式智能配电终端；CAN总线；嵌入式系统引言：随着信息技术和自动化技术的不断发展，电力系统的自动化、智能化已经成为发展趋势。
传统的配电系统中存在着信息不对称、操作不便等问题，给配电系统的安全和稳定带来了很大的隐患。
因此，设计一种高可靠性、稳定性和实用性的分布式智能配电终端，对于实现配电系统的自动化和智能化具有重要意义。
目前，单片机技术已经成为智能电力系统中不可或缺的组成部分。
STM32单片机是一款功能强大、性能稳定的单片机芯片，具有低功耗、高速度、高精度等特点，适用于各种工业控制、智能家居等领域。
一．传统配电系统的问题与不足（一）信息不对称传统配电系统中，信息流动不畅，各个环节之间缺乏有效的信息传递和处理，导致信息不对称。
例如，传统的配电系统中，电力信息需要手动收集，而且数据精度低，容易出现错误，使得对电力系统的监测和保护变得困难。
此外，对于故障信息的传递和处理也存在问题。
由于缺乏有效的通讯手段，故障信息往往需要经过多次传递才能到达责任部门，导致故障响应时间较长，影响配电系统的安全和稳定。
（二）操作不便传统配电系统的操作往往需要人工干预，人工操作控制，效率低下，存在安全隐患。
例如，传统配电系统的开关操作需要人工进行，操作不便，容易出现误操作或操作不当，造成安全事故。
此外，对于配电系统的监测和保护，也需要人工干预，无法实现自动化和智能化，效率低下，使得配电系统的运行效率和稳定性下降。
微电网模拟系统设计
微电网模拟系统设计发表时间：2020-05-07T07:31:54.362Z 来源：《中国科技人才》2020年第2期作者：赵飞张韬张宏亮李燮阳[导读] 定转子功率因数可调等优异特点。
为了更加适应满足稳定三相对称交流电输出以及交流母线电压总谐波畸变率更小，经综合考虑本设计选取该方案。
重庆工程学院重庆 400056摘要：本文设计的微电网模拟系统是一种以PIC16F1937单片机为核心的SPWM逆变电源，单片机通过自然数查表法控制内部的两路硬件PWM模块生成SPWM脉冲信号，采用双极性调制方案驱动三相全桥逆变电路，输出经LC低通滤波器滤波，最后在负载上得到稳定的正弦波交流电。
其正弦波输出频率由单片机内部程序控制调节。
此外本系统外接按键及液晶屏，按键能设定电源开始与停止，液晶屏能实时显示输入电压及输出电流，输出正弦波的频率，使系统的安全及稳定得到了很大提升。
关键词：SPWM；双极性调制；三相逆变；PIC单片机一、方案设计与论证1.逆变器的设计电压型逆变器。
其中间部分利用大电容进行滤波，导致输入电压阻抗小且电压平直，类似电压源。
其特点是由电压型直流电源供电的逆变电路，具有结构简单、谐波含量少、定转子功率因数可调等优异特点。
为了更加适应满足稳定三相对称交流电输出以及交流母线电压总谐波畸变率更小，经综合考虑本设计选取该方案。
2.逆变器调压设计方案一：直流斩波器调压。
在确定逆变器的电源侧有较高功率的情况下，通过不可控整流器可以在直流环节中通过设置改变直流斩波器来进行对电压的调节。
方案二：逆变器自身调压。
采用不可控整流器的前提下逆变器能用自身的电子开关进行斩波控制以得到脉冲序列，通过改变输出电压脉冲列的脉冲宽度，完成对输出的电压的调节，该方法又被称为脉冲宽带调制（PWM）。
可控整流器调压方式与直流斩波器调压方式能够完成逆变器输出电压的调节，但PWM调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。
基于STM32的智能电气控制系统设计及优化
基于STM32的智能电气控制系统设计及优化摘要：该篇介绍了一种基于STM32的智能电气控制系统的设计方案，该系统采用STM32F103C8T6作为主控芯片，通过RS485总线与多个电气参数采集模块通信，实现相关参数的实时监测，并通过LCD显示屏和LED指示灯显示相关信息，同时具各种保护功能，可以根据设定的阈值自动切断或恢复电源。
最后对系统的软件和硬件进行了设计和优化，提高了系统的稳定性和可靠性，降低了系统的成本和功耗，实现了系统的智能化和节能化。
关键词：STM32；电气控制系统；智能化一、系统设计（一）系统总体设计系统的总体设计包括：主控单元、电气参数采集单元、显示单元、保护单元和电源单元。
首先，主控单元是系统的核心。
它使用STM32F103C8T6作为主控芯片，这是一款高效率、低成本的微控制器，基于ARM Cortex-M3内核运行，最高工作频率可达72MHz。
主控单元负责控制和协调整个系统的运行，以及与外部设备进行通信。
通过RS485总线，主控单元与电气参数采集单元进行通信，实现对如电压、电流等电气参数的实时监测。
此外，主控单元还有保护功能，能在出现过压、欠压、过流、短路等情况时，根据设定的阈值自动切断或恢复电源。
电气参数采集单元是系统的输入部分，它使用CS5460A作为电能计量芯片对电气信号进行采样、放大、隔离、滤波、转换等处理。
该芯片能测量电压、电流、功率等参数，并提供有效值、峰值、相位等信息。
采集单元还使用了电流互感器、电压分压器等电路，实现对电气信号的隔离、放大和匹配。
显示单元负责将主控单元处理后的数据和信息以可视化的方式显示给用户。
它使用一块3.5英寸的TFT LCD显示屏和一组LED指示灯，可以清晰、直观地显示电气参数的数值、曲线、图表等，同时也能显示系统的工作模式、故障状态等。
保护单元是系统的安全保障部分，它使用一组继电器和断路器，根据主控单元的指令，实现对电源的切断或恢复，以及对故障部分的隔离。
基于 STM32的微电网谐波检测仪设计与开发
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ａ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｙ ｓ ｐ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＧＰ ＲＳ ｍｏ ｄ ｅ ｌ Ｓ Ｉ Ｍ９ ０ ０ ．Ｓ ｏ ｍｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｒｅ ａ ｄ ｅ ｖ ｉ ｓ ｅ ｄ Ｔ ｏ￡ ｔ ｄ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ
ＺＨＡＮＧ Ｌｉ ａ ｎ ｇ ，Ｓ ＨＵＩ Ｈｅ ｎ ｇ — ｈ ｕａ ， ＧＵ Ｙａ ｎ ｇ ， ＨＡＮ Ｌｉ ｎ，ＡＮ Ｗｅ ｉ ． ｗｅ ｉ ， ＸＩ Ｎ Ｙａ ｏ
（ １ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ １ ６ ７ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
张 亮 ， 水 恒华 ， 顾 阳 ， 韩 林 ， 安薇薇 ， 辛 瑶
（ １ ．南京 工程 学 院电 力工程 学 院 ， 江 苏 南京 ２ １ １ １ ６ ７ ； ２ ．江 苏配 电 网智 能技 术 与装备 协 同创新 中心 ，江 苏 南京 ２ １ １ １ ６ ７ ）
2017年全国大学生电子设计竞赛 微电网模拟系统(A题)
float Ud,regesister;
ERR[0] = referenceInput-measuredOutput ;
Ui[0]=Ui[1]+ERR[0]*pidCoefficients[1];
Ud=(ERR[0]-ERR[1])*pidCoefficients[2];
regesister= ERR[0]*pidCoefficients[0]
滤波电感采用4股0.5mm的铜线绕制，降低电流密度以减小铜损耗。工作磁通设置到较低的值，减小磁芯的涡流和磁滞损耗。
2
当两台逆变器同时运行时，要求逆变器1和逆变器2能共同向负载输出功率，使负载线电流有效值 达到3A，频率 为50Hz±0.2Hz。即要求通向负载输出恒流，可以不考虑逆变器输出电压。则只需检测电流，通过具体的单片机的控制使输出达到设计要求。
float Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
float temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=Get_Adc(ch);
}
temp_val=(temp_val/times)*(3.3/4096);
return temp_val;
方案一：晶体管三相桥式逆变器
逆变器采用120°导通型的工作方式对换流的安全有利，但晶体管的利用率较低，用于控制120°导通型逆变器的导通角控制电路可采用硬件方式自动产生控制信号；也可采用微处理器的并行接口通过软件方式产生控制信号。
方案二：晶闸管构成的三相桥式逆变器
180°导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠的换流，由于逆变器的输入是直流电源，一般晶闸管不能通过控制门极电压将它关断换流，因此必须采用强迫换流的方法。
基于arm芯片stm32f107的智能供电系统设计
1、刘桂敏，廖士中利用AT89S52单片机控制学生公 寓用电的数据采集、计算、显示以及对异常用电的自 动处理。
2、白海城的学生公寓智能电能管理系统的设计利用 了电能计量芯片AD7755和带有A/D转换功能的微处 理器P80C592，设计了一种基于CAN总线的学生公 寓智能电能管理系统。
二 主要方案
系统主要由配电柜、计量控制柜、管理微机和信息 显示屏构成。 (1) 配电柜。 (2) 控制柜。计量控制柜是系统的核心。 (3) 管理微机。 (4) 显示屏。
三 主芯片简介
• • • • • • • • 本系统使用STM32F107作为主芯片，STM32F107芯片 具有以下特点： ARM Cortex-M3内核，哈佛结构，256kB Flash，64KB SRAM。 32位RISC性能处理器； 32位ARM Cortex-M3结构优化； 72 MHz 运行频率/90MIPS(1.25DMIPS/MHz)； 硬件除法和单周期乘法； 快速可嵌套中断，6~12个时钟周期； 支持Thumb-2指令集，以16位的代码密度带来了32位的 性能； 具有MPU保护设定访问规则
主控微机
网络 交换机 交换机 主控 多路选择 执 行 单 元 采 集 单 元 执 行 单 元 采 集 单 元 执 行 单 元 采 集 单 元 测控 模块 交换机
1、 主控模块 ①组成：主芯片电路和扩展电路 ②功能：电能电单元发出通断的命令 2、 测控模块 ①组成：数据采集单元 执行单元 ②功能：完成电流电压信号的调整 利用继电器控制用电单元的供电通断 3、主控微机
基于arm芯片stm32f107的智能供电系统设计课题研究背景及实际意义在当代社会用电器的数量种类层出不穷功能也逐渐强大许多高校和社区追求对用户用电情况实行统一地智能化管理通过现代化的管理方法计算机可以完成对用户用电信息的监控可以实时检测用户的用电情况累计电量的多少完成收费和查询等功能同时可以限制恶性用电器的使用当遇到紧急情况或出现安全威胁时能够及时采取断电等措施减少或杜绝危险情况的发生
基于单片机的微电网模拟系统
基于单片机的微电网模拟系统发表时间：2019-12-06T10:57:28.327Z 来源：《电力设备》2019年第16期作者：王瑜张子怡张卫卫卫治江李永飞[导读] 摘要：本文论述是一种采用STC15F2K60S2单片机为核心的SPWM逆变电源，单片机通过自然数查表法控制内部的3路硬件PWM模块生成SPWM脉冲信号，采用双极性调制方案驱动三相全桥逆变电路，输出经LC低通滤波器滤波，最后在负载上得到稳定的正弦波交流电。
(中北大学朔州校区 036800)摘要：本文论述是一种采用STC15F2K60S2单片机为核心的SPWM逆变电源，单片机通过自然数查表法控制内部的3路硬件PWM模块生成SPWM脉冲信号，采用双极性调制方案驱动三相全桥逆变电路，输出经LC低通滤波器滤波，最后在负载上得到稳定的正弦波交流电。
其正弦波输出频率由单片机内部程序控制调节。
另外本系统外接按键，按键能设定开始与停止。
关键词：SPWM，双极性调制，三相逆变，STC单片机1、内容章节概述本文主要从系统分析、硬件设计、程序设计和实验测试四个方面阐述“三相SPWM逆变电路的设计”。
开始概述逆变器基本概念原理和SPWM控制技术，硬件设计介绍本次设计系的统结构框图，简要说明了单片机的选型、半桥驱动电路等，软件设计主要说明本设计的程序流程图；实验部分通过对设计电路的测试，说明试验结果。
2.1 逆变器的基本概念与工作原理2.1.1正弦波逆变器的电路构成如图所示，本电路由两部分组成,将交流转化为直流的这个部分属于整流,整流器的作用是把交流电转化为直流电，这个过程可以是不可控的，也可以是可控的，这部分采用不可控的二极管将交流变成直流。
整流之后采用用电容进行滤波,滤波器的作用是将波动的直流量过滤成平展稳定的直流量,整个过程无论是从结构上还是性能上都能满足实验要要。
最后直流变交流的部分为逆变部分,逆变器的作用是将直流电转化为交流电经过电感滤波后然后供给负载,这里的LC滤波是为了滤除高次谐波，得到到正弦波，而逆变器因为它输出的电压和频率与输入的交流电源无关所以为称为无源逆变器，它是正弦波逆变电路的核心，这里采用采用三相桥式逆变电路,用PWM控制调节输出电压及频率的大小。
基于STM32单片机的电力数据采集系统设计
基于STM32单片机的电力数据采集系统设计发表时间：2019-05-22T11:16:40.517Z 来源：《河南电力》2018年21期作者：廖锦鸿[导读] 介绍了一种基于STM32单片机的低功耗、高性能的电力数据采集系统，阐述了系统的工作原理及其软硬件设计。
（广东电网茂名电白供电局）摘要：介绍了一种基于STM32单片机的低功耗、高性能的电力数据采集系统，阐述了系统的工作原理及其软硬件设计。
STM32单片机内部包含丰富的功能模块，无需外扩芯片，系统即可利用 STM32 自带的ADC对输入信号进行多通道同步模数转换，利用灵活的静态存储器控制器 FSMC扩展 NAND FLASH 存储数据，并利用 STM32单片机先进的标准通信接口实现基于MODBUS协议的RS485 远程通信，克服了传统电力数据采集器受限于有限的存储空间和通信接口、精度不高、实时性差等缺点。
实际运行表明，此系统采集电力数据的实时性和可靠性大为提高，并且系统具有成本低、体积小的特点。
关键词：ST M32；电力数据采集；模数转换；远程通信1 引言模拟量与开关量采集模块、通讯模块以及上位机人机交互模块组成。
首先电压、电流等模拟信号经信号调理电路调理后，经模数转换器ADC转换为数字信号，再由STM32进行数据处理；开关量信号则通过I／O口输入，STM32通过中断或查询方式进行读取。
电力数据经采集处理后，由液晶屏进行显示，同时进行储存以便对历史数据进行查询。
为了使数据显示更加直观以及远程监控，通过RS485与上位机通信。
2系统硬件设计 2.1 STM32片上资源本系统采用了ST公司基于Cortex—M3内核的32位增强型闪存微控制器STM32F103ZE作为控制核心，Cortex-M3内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。
该芯片最高工作频率可达到72MHz，具有512K字节的闪存以及64K字节的SRAM，丰富的片上资源大大简化了系统硬件，同时大大降低了系统功耗。
基于STM32的单相逆变器并网系统设计与实现
徐贵鑫，金 海 浙江理工大学信息学院，浙江 杭州
收稿日期：2021年3月16日；录用日期：2021年4月8日；发布日期：2021年4月15日
摘要
本设计采用STM32单片机作为主控芯片，采用双极性SPWM调制方法，以单相全桥逆变电路为核心电路， 实现双逆变器的并网供电。提出一种新型主从控制方法，通过对主从机不同的SPWM调节速度的控制， 实现电流内环电压外环控制。提出了系统软启动以及过流之后重启动的控制思想，保证系统始终处于安 全工作状态，并且可以快速响应。通过UART完成两单片机之间通信，实现了从路输出相位跟随主路的 目标。利用SPI的通信模式与采样模块相配合，加入系统的PID算法的分段调节，实现了高精度的采样和 快速的系统闭环控制。本系统输出电压较为稳定，THD在2%以下，可以实现两逆变器输出电流按比例 分配为1:1、1:2、2:1，效率达到90%以上。
3.2. 驱动电路设计
驱动电路的意义是赋予 SPWM 能量，也就是让信号具备了一定的功率，达到 MOS 管的启动电压， 在本设计中采用的是以 IR2103 芯片为核心的驱动控制电路。该芯片是一个集成了双通道和栅极驱动的高 度集成模块，另外这款芯片是高速高压的，恰好可以满足设计的要求，轻松驱动后级的 IRF540 开关管。 这款芯片在 MOS 管的驱动电路、IFBT 的驱动方案中使用十分广泛。在此选用 5 V 的供电电压，并且在 供电端并联 1 μF 的电解电容，起滤波作用，C2 和 D1 为自举电容和自举二级管，由于后级 IRF540 的导 通电压需要，就必须设计自举电路，输出信号 Ho 与 SPWM 信号相同，输出信号 Lo 与 SPWM 信号互补。 IR2103 自举电路如图 2 所示。
Keywords
毕业设计(论文)-基于STM32的多功能电能表的设计
****************自动化学院本科毕业设计（论文）题目：基于STM32的多功能电能表的设计专业：自动化班级：自动化111学号：********** 学生姓名： ******指导教师： ************起止日期：2015.2～2015.6设计地点：Graduation Design (Thesis)The Design of Three-phase Multi-functional Power Meter Based on STM32By**********Supervised byProf. ******School of Automation*******************June, 2015摘要电能表作为测量电能的工具，是连接电力用户和电能之间的一座“桥梁”，随着电能在人们生活中的地位越来越重要，它与人们生活之间的联系也更加地紧密。
虽然电能表也在不断地发展，但是局限于功能单一，传统的电能表已经满足不了用户对其越来越高的要求。
本文采用STM32F103RC型号的微控制器作为主控芯片，设计了一款实用性强、结构简单的多功能电能表。
在设计电能表硬件和软件的过程中，都采用了模块化的设计思想。
其中，多功能电能表的硬件部分主要包括主控模块、电源转换模块、电压电流采样模块、EEPROM存储模块、LCD段码显示模块、按键输入模块和RS485通讯接口模块。
并且利用软件编译平台MDK进行了软件部分的设计，主要包括主程序、系统初始化程序、电量处理程序、键盘中断程序以及LCD段码显示程序。
本文最后完成了多功能电能表的系统调试，对经过采样和调理得到的电压、电流信号进行计算，并完成显示，而且通过按键的选择实现了显示屏的切换，基本实现了多功能定能表的预期功能。
关键词：电能表；STM32F103；段码LCD；RS485ABSTRACTElectricity meter connects a "bridge" between power users and power that used as a kind of measurement tool. The link between it and the people's lives more to close with the power position in people's lives increasingly important. While the meter is constantly evolving, but limited to a single function, the conventional meters has failed to meet the growing demands of its users.In this paper, using the type microcontroller of STM32F103RC as the master chip, designed a practical, simple structure of multi-function meter. In the process of the design of meter in hardware and software, have adopted a modular design thinking. Among them, the hardware part of the multi-function meter includes control module, power conversion modules, voltage and current sampling module, EEPROM memory module, LCD segment display module, a key input module and RS485 communication interface module. And using software platform MDK designs the software part, including the main program, the system initialization procedure, power handler program, a keyboard interrupt program and LCD segment display program.Finally completed the system debugging of the multi-function meter, the voltage and current signals obtained through sampling and conditioning were calculated, and complete the display, but also through the select button to switch the display . The basic realization of the multi-function will be able to watch the intended function.Key words: Power Meter; STM32F103; segment LCD；RS485目录第一章绪论 (1)1.1 电能表 (1)1.1.1电能表的概念 (1)1.1.2电能表的发展 (1)1.1.3 电能表的发展现状 (2)1.2 多功能电能表 (3)1.2.1多功能电能表的现状 (3)1.2.2多功能电能表存在的问题 (3)1.3电能表的发展前景 (4)1.4课题研究背景及内容 (4)1.4.1课题研究背景 (4)1.4.2课题研究内容 (4)第二章多功能电能表硬件设计 (6)2.1整体方案设计 (6)2.2 主控芯片的选择 (6)2.2.1 STM32F芯片简介 (7)2.2.2 STM32F芯片优势 (7)2.3 硬件电路设计 (7)2.3.1 主控电路设计 (7)2.3.2 采样电路设计 (10)2.3.3 按键显示电路设计 (12)2.3.4 RS485通讯电路设计 (13)2.3.5 存储电路设计 (14)2.4 本章小结 (15)第三章多功能电能表软件设计 (16)3.1 软件设计 (16)3.1.1 软件开发平台MDK (16)3.1.2 软件设计流程 (16)3.2 主程序设计 (17)3.3 初始化子程序设计 (18)3.4 采样程序设计 (20)3.5 计量程序设计 (21)3.5.1 计量算法的介绍 (21)3.5.2 ADC数据转换原理 (22)3.5.3 计量算法程序设计 (23)3.6 显示程序设计 (23)3.7 按键处理程序设计 (24)3.8 本章小结 (25)第四章系统测试及实验 (26)4.1 采样电路模块测试 (26)4.1.1 采样电路仿真测试 (26)4.1.2 采样电路测试 (28)4.2 ADC模块调试 (29)4.3 显示模块调试 (30)4.4 本章小结 (31)第五章总结与展望 (32)5.1 工作总结 (32)5.2 展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录A：硬件设计原理图与PCB图 (37)第一章绪论1.1 电能表1.1.1电能表的概念从概念上来说，电能表就是用来计算一段时间内消耗电量值的专用仪表，通常也被叫做电度表和火表。