单相正弦波逆变电源

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1、单相正弦波逆变电源摘要：本单相正弦波逆变电源的设计，以12V蓄电池作为输入，输出为36V、50Hz的标准正弦波交流电。该电源采用推挽升压和全桥逆变两级变换，在控制电路上，前级推挽升压电路采用SG3525芯片控制，闭环反馈；逆变部分采用驱动芯片IR2110进行全桥逆变，采用U3990F6完成SPWM的调制，后级输出采用电流互感器进行采样反馈，形成双重反馈环节，增加了电源的稳定性；在保护上，具有输出过载、短路保护、过流保护、空载保护等多重保护功能电路，增强了该电源的可靠性和安全性；输出交流电压通过AD637的真有效值转

2、换后，再由STC89C52单片机的控制进行模数转换，最终将电压值显示到液晶12864上，形成了良好的人机界面。该电源很好的完成了各项指标，输入功率为46.9W，输出功率为43.6W，效率达到了93%，输出标准的50Hz正弦波。目录1.系统设计41.1设计要求41.2总体设计方案41.2.1设计思路41.2.2方案论证与比较51.2.3系统组成82.主要单元硬件电路设计92.1DC-DC变换器控制电路的设计92.2DC-AC电路的设计102.3SPWM波的实现102.4真有效值转换电路的设计112.5保护电路的设计1

3、22.5.1过流保护电路的设计122.5.2空载保护电路的设计132.5.3浪涌短路保护电路的设计142.5.4电流检测电路的设计15412.6死区时间控制电路的设计152.7辅助电源一的设计152.8辅助电源二的设计152.9高频变压器的绕制172.10低通滤波器的设计183.软件设计183.1AD转换电路的设计183.2液晶显示电路的设计194.系统测试204.1测试使用的仪器204.2指标测试和测试结果214.3结果分析245.结论25附录1使用说明25附录2主要元器件清单25附录3电路原理图及印制板图28附

4、录4程序清单391.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输入单路12V直流，输出220V/50Hz。满载时输出功率大于100W，效率不小于80%，具备过流保护和负载短路保护等功能。1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一个车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输出电压波形为正弦波。设计中主电路采用电气隔离、DC-DC-AC的技术，控制部分采用SPWM（正弦脉宽调制）技术，利用对逆变原件电力MOSFET的驱动脉冲控制，使输出获得交流正弦波的稳压电源。1.2.2方案论证与比较41⑴DC-D

5、C变换器的方案论证与选择方案一：推挽式DC-DC变换器。推挽电路是两不同极性晶体管输出电路无输出变压器（有OTL、OCL等）。是两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务。电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推挽式拓扑结构原理图如图1.2.1所示。图1.2.1推挽式拓扑结构图方案二：Boost升压式DC-DC变换器。拓扑结构如图1.2.2所示。开关的开通和关断受外部PWM信号控

6、制，电感L将交替地存储和释放能量，电感储能后使电压泵升，而电容可将输出电压保持平稳，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。图1.2.2Boost电路方案比较：方案一和方案二都适用于升压电路，推挽式DC-DC变换器可由高频变压器将电压升至任何值。Boost升压式DC-DC变换器不使用高频变压器，由12V升压至312V，PWM信号的占空比较低，会使得Boost升压式DC-DC变化器的损耗比较大。所以采用方案一。41（2）DC-AC变换器的

7、方案论证与选择方案一：半桥式DC-AC变换器。在驱动电压的轮流开关作用下,半桥电路两只晶体管交替导通和截止,它们在变压器T原边产生高压开关脉冲,从而在副边感应出交变的方波脉冲,实现功率转换。半桥电路输入电压只有一半加在变压器一次侧，这导致电流峰值增加，因此半桥电路只在500W或更低输出功率场合下使用，同时它具有抗不平衡能力，从而得到广泛应用。半桥式拓扑结构原理图如图1.2.3所示。图1.2.3半桥式拓扑结构图方案二：全桥DC-AC变换器。全桥电路中互为对角的两个开关同时导通，而同一侧半桥上下两开关交替导通，将直流电

8、压成幅值为的交流电压，加在变压器一次侧。改变开关的占空比，也就改变了输出电压。全桥式电路如图1.2.4所示。41图1.2.4全桥式电路方案比较：方案一和方案二都可以作为DC-AC变换器的逆变桥，由两者的工作原理可知，半桥需要两个开关管，全桥需要四个开关管。半桥和全桥的开关管的耐压都为,而半桥输出的电压峰值是，全桥输出电压的峰值是，所以在获得同样的输出电压的时