《简易逆变电源论》word版.doc

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1、参赛题目：简易逆变电源摘要本单相正弦波逆变电源的设计，以24V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；逆变部分采用驱动芯片IR2110进行全桥逆变，采用stc89s52单片机编程完成SPWM的调制，后级输出采用串联电阻采样，形成电压反馈，增加了电源的稳定性；在保护上，具有过热保护、短路保护功能电路，增强了该电源的可靠性和安全性；输出交流电压通过AD637的真有效值转换后，再由STC12c5412AD单片机的控制进行模数转换，最终将电压值显示到数码管上。该电源基本

2、上完成了大赛题目所要求的各项指标，输入功率为220W，输出功率为150W，输出50Hz正弦波，效率不低于65%。关键词：单相正弦波逆变DC-DCDC-ACSPWM目录一.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41.2.3系统组成5二.主要单元硬件电路设计62.1DC-DC变换器控制电路的设计62.2DC-AC电路的设计62.3SPWM波的实现62.4保护电路的设计72.4.1过流保护电路的设计72.4.2空载检测电路的设计72.5辅助电源的设计72.6高频变压器的绕制8三.软件设计93.1AD转换电路的设计93.2数码管

3、显示电路的设计9四.系统测试104.1测试使用的仪器104.2输出正弦波的测试104.3输出效率的测试104.4结果分析10五.结论11参考文献11附录1使用说明12附录2主要元器件清单12附录3电路原理图及程序清单13一．系统设计1.1设计要求制作单相正弦波逆变电源，输入单路24V直流，输出36V/50Hz。满载时输出功率大于150W，效率不小于65%，具备过流保护和负载短路保护等功能。1.2总体设计方案系统设计总框图1.2.1设计思路题目要求设计一个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

4、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⑴DC-DC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。方案二：Boost升压式DC-DC变换器。通过改变PWM控制信号

5、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。方案比较：两方案都适用于升压电路，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，升压时PWM信号的占空比较低，会使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变换器的方案选择全桥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1.2.2所示。（3）

6、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，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到整个系统的效率，所以采用方案二。(4)单片机的比较与选择方案一:采用MCS-51系列单片机。传统的51单片机具有价格低廉,使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM空间小等缺点方案二：STC12C5412AD工作频率高，程序储存空间大，具有片内PWM、A/D、D/A等功能。鉴于STC12C5412AD

7、的以上优点，采用方案二。1.2.3系统组成系统方框图如图1.2.3所示，先采用DC-DC变换器把24V蓄电池的电压升至50V，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