單相正弦波逆變電源設計論文1

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1、單相正弦波逆變電源摘要：本單相正弦波逆變電源的設計，以12V蓄電池作為輸入，輸出為36V、50Hz的標準正弦波交流電。該電源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SG3525芯片控制，閉環(huán)反饋；逆變部分采用驅(qū)動芯片IR2110進行全橋逆變，采用U3990F6完成SPWM的調(diào)制，后級輸出采用電流互感器進行采樣反饋，形成雙重反饋環(huán)節(jié)，增加了電源的穩(wěn)定性；在保護上，具有輸出過載、短路保護、過流保護、空載保護等多重保護功能電路，增強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STC89C52單片機的控制進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終將電壓值顯示

2、到液晶12864上，形成了良好的人機界面。該電源很好的完成了各項指標，輸入功率為46.9W，輸出功率為43.6W，效率達到了93%，輸出標準的50Hz正弦波。目錄1.系統(tǒng)設計41.1設計要求41.2總體設計方案41.2.1設計思路41.2.2方案論證與比較51.2.3系統(tǒng)組成82.主要單元硬件電路設計92.1DC-DC變換器控制電路的設計92.2DC-AC電路的設計102.3SPWM波的實現(xiàn)102.4真有效值轉(zhuǎn)換電路的設計112.5保護電路的設計122.5.1過流保護電路的設計122.5.2空載保護電路的設計132.5.3浪涌短路保護電路的設計142.5.4電流檢測電路的設計154

3、12.6死區(qū)時間控制電路的設計152.7輔助電源一的設計152.8輔助電源二的設計152.9高頻變壓器的繞制172.10低通濾波器的設計183.軟件設計183.1AD轉(zhuǎn)換電路的設計183.2液晶顯示電路的設計194.系統(tǒng)測試204.1測試使用的儀器204.2指標測試和測試結(jié)果214.3結(jié)果分析245.結(jié)論25附錄1使用說明25附錄2主要元器件清單25附錄3電路原理圖及印制板圖28附錄4程序清單391.系統(tǒng)設計1.1設計要求制作車載通信設備用單相正弦波逆變電源，輸入單路12V直流，輸出220V/50Hz。滿載時輸出功率大于100W，效率不小于80%，具備過流保護和負載短路保護等功能。

4、1.2總體設計方案1.2.1設計思路題目要求設計一個車載通信設備用單相正弦波逆變電源，輸出電壓波形為正弦波。設計中主電路采用電氣隔離、DC-DC-AC的技術(shù)，控制部分采用SPWM（正弦脈寬調(diào)制）技術(shù)，利用對逆變原件電力MOSFET的驅(qū)動脈沖控制，使輸出獲得交流正弦波的穩(wěn)壓電源。1.2.2方案論證與比較41⑴DC-DC變換器的方案論證與選擇方案一：推挽式DC-DC變換器。推挽電路是兩不同極性晶體管輸出電路無輸出變壓器（有OTL、OCL等）。是兩個參數(shù)相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于電路中，各負責正負半周的波形放大任務。電路工作時，兩只對稱的功率開關管每次只有一個導

5、通，所以導通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負載灌電流，也可以從負載抽取電流。推挽式拓撲結(jié)構(gòu)原理圖如圖1.2.1所示。圖1.2.1推挽式拓撲結(jié)構(gòu)圖方案二：Boost升壓式DC-DC變換器。拓撲結(jié)構(gòu)如圖1.2.2所示。開關的開通和關斷受外部PWM信號控制，電感L將交替地存儲和釋放能量，電感儲能后使電壓泵升，而電容可將輸出電壓保持平穩(wěn)，通過改變PWM控制信號的占空比可以相應實現(xiàn)輸出電壓的變化。該電路采取直接直流升壓，電路結(jié)構(gòu)較為簡單，損耗較小，效率較高。圖1.2.2Boost電路方案比較：方案一和方案二都適用于升壓電路，推挽式DC-DC變換器可由高頻變壓器將電壓升至任何值。Boost升壓

6、式DC-DC變換器不使用高頻變壓器，由12V升壓至312V，PWM信號的占空比較低，會使得Boost升壓式DC-DC變化器的損耗比較大。所以采用方案一。41（2）DC-AC變換器的方案論證與選擇方案一：半橋式DC-AC變換器。在驅(qū)動電壓的輪流開關作用下,半橋電路兩只晶體管交替導通和截止,它們在變壓器T原邊產(chǎn)生高壓開關脈沖,從而在副邊感應出交變的方波脈沖,實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換。半橋電路輸入電壓只有一半加在變壓器一次側(cè)，這導致電流峰值增加，因此半橋電路只在500W或更低輸出功率場合下使用，同時它具有抗不平衡能力，從而得到廣泛應用。半橋式拓撲結(jié)構(gòu)原理圖如圖1.2.3所示。圖1.2.3半橋式拓撲結(jié)

7、構(gòu)圖方案二：全橋DC-AC變換器。全橋電路中互為對角的兩個開關同時導通，而同一側(cè)半橋上下兩開關交替導通，將直流電壓成幅值為的交流電壓，加在變壓器一次側(cè)。改變開關的占空比，也就改變了輸出電壓。全橋式電路如圖1.2.4所示。41圖1.2.4全橋式電路方案比較：方案一和方案二都可以作為DC-AC變換器的逆變橋，由兩者的工作原理可知，半橋需要兩個開關管，全橋需要四個開關管。半橋和全橋的開關管的耐壓都為,而半橋輸出的電壓峰值是，全橋輸出電壓的峰值是，所以在獲得同樣的輸出電壓的時