单相正弦波逆变电源分析

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1、单相正弦波逆变电源分析一、任务设计并制作输出电压为36VAC的单相正弦波逆变电源，输入为12VDC电源，负载为阻性。结构框图如下图所示。二、要求：2.1基本要求（1）在额定输入电压Ui=10~14.5V下，输出电压UORMS=36±0.5V，频率，额定满载输出功率50W；（2）输出正弦波电压，THD≤3%；（3）满载情况下，逆变效率≥83%；（4）具有输入过压、欠压保护功能，欠压保护点9±0.5V，过压保护点16±0.5V。当满足过压、欠压条件时，关闭输出；（5）输出过流保护功能，动作电流Io=1.6±0.1A。1⑴DC-DC变换器的方案论证与选择方案一

2、：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。40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

3、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。（2）DC-AC变换器的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

4、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。40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。图1.2.4全桥式电路方案比较：方案一

5、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40,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候，全桥的供电电压可以比半桥的供电电压低一半。出于这点的考虑，决定采用方案二。（3）辅助电源的方案论证与选择方案一：采用线性稳压器7805。方案二：采用Buck降压式DC-DC变换器。方案比较：方案一的优点在于可以使用很少的元器件构成辅助电源一，但是效率较低。方案二的优点在于效率高达90%，缺点是需要的元器件多，且成本较高。由于辅助电源一会影响

6、到整个系统的效率，所以采用方案二。图1.2.5直接数据处理框图方案二：使用电流传感器加真有效值转化器以及ADC对电流进行采样读数。利用电流传感器和电阻将电流转换成电压输出，经AD637进行真有效值转换后，由ADC0832进行读数，1.2.3系统组成系统方框图如图1.2.7所示，先采用DC-DC变换器把12V蓄电池的电压升至312V，保证输出真有效值为36V的正弦波不出现截止失真和饱和失真。输出电压反馈采用调节SPWM信号脉宽的方式。该系统采用两组相互隔离的辅助电源供电，一组供给SPWM信号控制器使用，另外一组供给输出电压、电流测量电路使用，这样避免了交流

7、输出的浮地和蓄电池的地不能共地问题。因为SPWM控制器输出的SPWM信号不含死区时间，所以增加了死区时间控制电路和逆变桥驱动电路。空载检测电路使得当没有负载接入时，让系统进入待机模式，当有负载接入时，才进行逆变工作模式。同时，空载检测电路也作为过流保护的采样点。输出电流检测使用电流互感器和真有效值转换芯片AD637实现。输出电压也使用AD637进行RMS-DC转换后，由ADC采样后分析，在液晶屏幕上显示。40图1.2.7系统组成图2.单元硬件电路设计2.1DC-DC变换器控制电路的设计DC-DC变换器控制电路如图2.1.1所示。SG3525是电流控制型P

8、WM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。可以补充一些S