单相变频电源论文.doc

2013吉林化工学院电子设计竞赛 单相正弦波变频电源 学生姓名：王双、包祥亮 王涛、张正秋 专业班级： 电气工程及其自动化 指导教师： 刘刚 职 称： 副教授 起止日期： 2013.9.1～2013.9.3 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology 目 录 第1章 绪论及设计方案 1 1.1 变频电源的发展 1 1.2变频电源现状及意义 1 1.3 方案的选择 1 1.4 设计方案 2 第2章 MSP430F169单片机简介 3 2.1 MSP430F169单片机结构 3 2.1.1 MSP430系列单片机的特点 3 2.1.2 MSP430单片机结构概述 3 2.1.3 MSP430系列单片机主要部件的功能 3 2.1.4 PIO端口 3 2.2 MSP430F169单片机结构 4 2.3 单片机基本时钟系统 4 2.4 单片机定时器介绍 5 2.4.1 看门狗定时器 5 2.4.2 定时器A简介 6 2.5单片机模数转换模块介绍 8 2.5.1 A/D转换器概述 8 2.5.2 8路A/D转换器的使用 8 2.6 IR2111芯片介绍 9 第3章 系统硬件结构介绍 11 3.1直流电源电路 11 3.2 单片机主系统电路 12 3.3 显示电路 13 3.4 按键电路 13 3.5 变频主电路 13 3.6 巴特沃斯低通滤波电路 14 第4章 15 4.1 15 第5章 16 结 论 17 参考文献 18 第1章 绪论及设计方案 1.1 变频电源的发展 变频电源发展趋势经历大约30年的研发与应用实践，随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频电源的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频电源的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频电源性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响，二要看对电网的谐波污染和输入功率因数，三要看本身的能量损耗即效率如何 进入八十年代，大规模和超大规模的集成电路技术迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础，将集成电路的精细加工和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件。首先是功率MOSFET的问世，是中小功率电源像高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管IGBT的问世，又为大中型功率电源向高频化发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统电力电子向现代电力电子转换的标志，新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善，使现代电力电子技术不断向高频化发展，为用电设备高效节能节材，实现小型化，机电一体化，和智能化提供了技术基础。 理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。 当今国际上先进的变频电源是采用IGBT逆变输出技术，用先进微处理器控制设计而成的高性能精密电源，它具有过流、短路、过压、欠压、过载等保护及报警故障显示功能，确保用电设备及变频电源安全。具有负载适应性强，输出波形品质好，良好的人机界面，操作简单，体积小，重量轻等特点。正弦波输出，可调输出电压及频率的变频电源为用电设备提供了所需要的交流电。 变频电源是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频电源而得到迅猛发展。随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，可靠性不断提高，进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化。 方案一 采用集成半桥驱动芯片 集成半桥驱动芯片采用自举电容对高边MOS管进行驱动，例如IR公司的IR2111，Linear Technology公司的LTC1160，采用该方案只需在芯片外围接少量元件就能完成一个半桥驱动简化电路，便于调试，工作可靠性高。缺点是成本较高。 方案二 采用分立元件驱动 分立元件对高边MOS管的驱动也采用自举电路，但由于采用分立元件增加系统的复杂度，不便于调试，并且工作可靠性不高。优点是成本较低。 方案三 采用隔离电源驱动 采用隔离电源对高端MOS管进行驱动，由于采用了隔离电源，高边驱动和底边驱动的原理相似，驱动电路简洁，且在一定程度