毕设论文修改 刘燕.doc

分类号： TN709 本科生毕业论文（设计） 题目： 基于的设计 作 者 单 位 物理学与信息技术学院 作 者 姓 名 专 业 班 级 电子信息科学与技术专业 指导教师(职称) 强 宁(讲师) 论文完成时间 二〇一年月 基于单片机的逆变电源系统设计 摘 要：AT89C51 微控制器单相正弦波逆变电源的全数字化控制系统。可用于将蓄电池提供的12V直流电压逆变为输出220V50Hz的交流电。该电源系统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U3990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，具有输出过流保护电路，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AT89C51单片机的控制进行模数转换，最终将电压值显示到液晶上，形成了良好的人机界面。并详细说明了该逆变电源系统的原理构成和各部分电路的工作原理。 关键词：AT89C51单片机控制的逆变电源系统，克服了传统控制系统元器件多，电路复杂，灵活度不够等缺点。逆变主电路采用了两级逆变装置，增强了系统的可移植性，并且运用了单相全桥逆变电路使得系统便于控制，稳定性更高。设计中使用系统将蓄电池12V直流电压逆变为220V 50Hz的正弦波交流电。 2 逆变电源的原理 利用晶闸管电路把直流电转变成交流电,这种对应于整流的逆向过程, 定义为逆变。把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。在特定场合下，同一套晶闸管变流电路既可作整流，又能作逆变。 而逆变器就是把直流电压变换成固定或可调交流电压的装置。变流器工作在逆变状态时，如果把变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去，叫有源逆变。如果变流器的交流侧不与电网联接，而直接接到负载,即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，则叫无源逆变。交流变频调速就是利用这一原理工作的。有源逆变除用于直流可逆调速系统外，还用于交流饶线转子异步电动机的串级调速和高压直流输电等方面[2]。 3 基于单片机逆变电源系统的设计 本文利用AT89C51单片机设计逆变电源的系统，可将蓄电池输入的12V电压逆变为220V50HZ的交流输出电压。无需复杂的软件编程，只需要少量的外围器件，使得设计出的系统结构简单，控制方便，性能稳定，抗干扰能力强，同时还以与单片机构成智能控制，具有良好的故障处理机制。 3.1 系统硬件电路的设计 系统方框图如图1所示，先采用DC-DC变换器把12V蓄电池的电压升至312V，保证输出有效值为220V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。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。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转换后，由ADC采样后分析，单片机控制在液晶屏幕上显示。 图1 系统框图 3.1.1 DC-DC变换器控制电路的设计 DC-DC变换器控制电路如图2所示。SG3525是电流控制型PWM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。 在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器[3]。SG3525通过15脚输入12V的直流电压，为其供电，通过脉宽调制芯片，从14脚和11脚输出2路PWM波，用来对开关管进行调制，从而把直流信号变成方波信号。,构成了电压反馈回路。 图2 SG3525控制电路图 推挽式拓扑结构原理图如图3所示。PWM波调制的方波信号经变压器升压后，在经过由D1，D2以及LC整流滤波网络[4]变成稳定的312V直流电压Vout。 图3 推挽式拓扑结构原理图 3.1.2 DC-AC电路的设计 全桥逆变电路图如图4所示。电路采用两个半桥驱动芯片IR2110分别驱动全桥的两边场效应管按驱动信号SPWM波交替导通，输出功率放大的SPWM波[5]。 图4