单相正弦波逆变电源方案设计书原理.docVIP

单相正弦波逆变电源设计原理+电路+程序 目录 1.系统设计 4 1.1设计要求 4 1.2总体设计方案 4 1.2.1设计思路 4 1.2.2方案论证与比较 5 1.2.3系统组成 8 2.主要单元硬件电路设计 9 2.1 DC-DC变换器控制电路的设计 9 2.2 DC-AC电路的设计 10 2.3 SPWM波的实现 10 2.4 真有效值转换电路的设计 11 2.5 保护电路的设计 12 2.5.1 过流保护电路的设计 12 2.5.2 空载保护电路的设计 13 2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 14 2.5.4 电流检测电路的设计 15 2.6 死区时间控制电路的设计 15 2.7 辅助电源一的设计 15 2.8 辅助电源二的设计 15 2.9 高频变压器的绕制 17 2.10 低通滤波器的设计 18 3.软件设计 18 3.1 AD转换电路的设计 18 3.2液晶显示电路的设计 19 4.系统测试 20 4.1测试使用的仪器 20 4.2指标测试和测试结果 21 4.3结果分析 24 5.结论 25 参考文献 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 附录4 程序清单 39 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，输入单路直流，输出V/50Hz。满载输出功率W，效率不小于80%，具备过流保护和负载短路保护等功能车载通信设备用单相正弦波逆变电源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。 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1.2.2 Boost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。 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