畢設(shè)論文修改 劉燕

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1、分類號(hào)：TN709本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)的逆變電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者單位物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院作者姓名劉燕專業(yè)班級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)指導(dǎo)教師(職稱)強(qiáng)寧(講師)論文完成時(shí)間二〇一二年五月24基于單片機(jī)的逆變電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)劉燕（陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，西安，710062）摘要：本文介紹了基于AT89C51微控制器單相正弦波逆變電源的全數(shù)字化控制系統(tǒng)?？捎糜趯⑿铍姵靥峁┑?2V直流電壓逆變?yōu)檩敵?20V50Hz的交流電。該電源系統(tǒng)采用推挽升壓和全橋逆變兩級變換，在控制電路上，前級推挽升壓電路采用SG35

2、25芯片控制，閉環(huán)反饋；逆變部分采用驅(qū)動(dòng)芯片IR2110進(jìn)行全橋逆變，采用U3990完成SPWM的調(diào)制，后級輸出采用電流互感器進(jìn)行采樣反饋，形成雙重反饋環(huán)節(jié)，增加了電源的穩(wěn)定性；在保護(hù)上，具有輸出過流保護(hù)電路，增強(qiáng)了該電源的可靠性和安全性；輸出交流電壓通過AD637的真有效值轉(zhuǎn)換后，再由AT89C51單片機(jī)的控制進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終將電壓值顯示到液晶上，形成了良好的人機(jī)界面。并詳細(xì)說明了該逆變電源系統(tǒng)的原理構(gòu)成和各部分電路的工作原理。關(guān)鍵詞：單片機(jī)逆變電源正弦脈寬調(diào)制1引言在數(shù)字化信息時(shí)代的今天，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷發(fā)展的同時(shí)

3、，對逆變電源也提出了更高的要求，高性能的逆變電源必須滿足：高輸入功率因數(shù)，低輸出阻抗；暫態(tài)響應(yīng)快速，穩(wěn)態(tài)精度高；穩(wěn)定性高，效率高，可靠性高；電磁干擾低等。要實(shí)現(xiàn)這些功能，離不開數(shù)字化控制技術(shù)[1]。本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的逆變電源系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)控制的逆變電源系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)元器件多，電路復(fù)雜，靈活度不夠等缺點(diǎn)。逆變主電路采用了兩級逆變裝置，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可移植性，并且運(yùn)用了單相全橋逆變電路使得系統(tǒng)便于控制，穩(wěn)定性更高。設(shè)計(jì)中使用系統(tǒng)將蓄電池12V直流電壓逆變?yōu)?20V50Hz的正弦波交流電。2逆變電源

4、的原理利用晶閘管電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電,這種對應(yīng)于整流的逆向過程,定義為逆變。把直流電逆變成交流電的電路稱為逆變電路。在特定場合下，同一套晶閘管變流電路既可作整流，又能作逆變。而逆變器就是把直流電壓變換成固定或可調(diào)交流電壓的裝置。變流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，如果把變流器的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電逆變?yōu)橥l率的交流電反送到電網(wǎng)去，叫有源逆變。如果變流器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載,即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載，則叫無源逆變。交流變頻調(diào)速就是利用這一原理工作的。有源逆變除用于直流可逆調(diào)速系

5、統(tǒng)外，還用于交流饒線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級調(diào)速和高壓直流輸電等方面[2]。243基于單片機(jī)逆變電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本文利用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)逆變電源的系統(tǒng)，可將蓄電池輸入的12V電壓逆變?yōu)?20V50HZ的交流輸出電壓。無需復(fù)雜的軟件編程，只需要少量的外圍器件，使得設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)還以與單片機(jī)構(gòu)成智能控制，具有良好的故障處理機(jī)制。3.1系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)方框圖如圖1所示，先采用DC-DC變換器把12V蓄電池的電壓升至312V，保證輸出有效值為220V的正弦波不出現(xiàn)截止失真和

6、飽和失真。輸出電壓反饋采用調(diào)節(jié)SPWM信號(hào)脈寬的方式。因?yàn)镾PWM控制器輸出的SPWM信號(hào)不含死區(qū)時(shí)間，所以增加了死區(qū)時(shí)間控制電路和逆變橋驅(qū)動(dòng)電路。輸出電流檢測使用電流互感器和真有效值轉(zhuǎn)換芯片AD637實(shí)現(xiàn)。輸出電壓也使用AD637轉(zhuǎn)換后，由ADC采樣后分析，單片機(jī)控制在液晶屏幕上顯示。圖1系統(tǒng)框圖3.1.1DC-DC變換器控制電路的設(shè)計(jì)DC-DC變換器控制電路如圖2所示。SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。24在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號(hào)與誤

7、差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器[3]。SG3525通過15腳輸入12V的直流電壓，為其供電，通過脈寬調(diào)制芯片，從14腳和11腳輸出2路PWM波，用來對開關(guān)管進(jìn)行調(diào)制，從而把直流信號(hào)變成方波信號(hào)。,構(gòu)成了電壓反饋回路。圖2SG3525控制電路圖推挽式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示。PWM波調(diào)制的方波信號(hào)經(jīng)變壓器升壓后，在經(jīng)過由D1，D2以及LC整流

8、濾波網(wǎng)絡(luò)[4]變成穩(wěn)定的312V直流電壓Vout。圖3推挽式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖243.1.2DC-AC電路的設(shè)計(jì)全橋逆變電路圖如圖4所示。電路采用兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)芯片IR2110分別驅(qū)動(dòng)全橋的兩邊場效應(yīng)管按驅(qū)動(dòng)信號(hào)SPWM波交替導(dǎo)通，輸出功率放大的SPWM波[5]。圖4全橋逆變電路圖3.1.3SPWM波的實(shí)現(xiàn)（1）SPWM波的原理在進(jìn)行脈