单相正弦波有源逆变并网电源.doc

单相正弦波有源逆变并网电源 摘 要:本文应用开关电源控制芯片SG3525产生PWM波,并由单片机来控制显示当前电压、电流，设计并制作了一种单相正弦波有源逆变并网电源。输出的电压经电阻采样后进入模/数转换单片机，单片机则根据输入的各种命令，设计并制作一个单相正弦逆变并网电源。单路电源25V±5V直流输入，DC/AC逆变后得到50Hz正弦交流电压，工频变压器升压后得到220V/50Hz交流电压，经可控开关控制与220V市电并网工作。 基本要求制作单相正弦波有源逆变电源，输入单路25V±5V/直流，输出220V/50Hz。未并网时，在工频变压器次级接入负载，实现： （1）满载输出功率72W，效率不小于80%，具备过流保护和负载短路保护等功能； （2）负载为阻性时，输出电压波形失真度小于3%；（3）当输入电压为20V～30V，输出电压有效值稳定度高于1%；（4）输出电流有效值为50mA～300mA时，输出电压有效值稳定度高于1%；（5）经可控开关控制与220V市电并网工作,工频变压器次级接入负载，负 载电流小 于100mA，实现： 无论市电正接/反接，能够实现安全并网，并网（瞬间）电流（波动）小于4倍输出稳态电流。 2).发挥部分 （1）未并网时输出电流波形失真度小于5%，并网（瞬间）电流（波动）小于2倍输出稳态电流；（2）能任意调节并网（输出）功率10W~72W；（3）能进行有功功率和无功功率调节，调节范围10W~72W；（4）调节自藕变压器使得调压器指针在160V～235V范围变化，电压调整速率10V/秒，逆变器输出能跟踪变化，逆变器输出功率瞬时波动小于30%。（5）能够测量显示输入电压、电流，输出电压、电流。SG3525产生 PWM方波,由单片机实时控制电压的输出,设计并制作了一种开关稳压电源,开关稳压电源的总体方框图如图1所示： 图1. 单相正弦波有源逆变电源的总体方框图 主回路：是将电能传递给负载的回路。分为由开关管和高频变压器组成的功率转换电路，以及由滤波网络组成的输出滤波电路。 控制回路：按输入输出条件控制主回路的工作状态。它跨接在输出电压端和开关调整管上，形成反馈回路，控制调整管的通断，达到稳压的目。 1.3调节输出电压方案的选择 根据题目的要求，在电阻负载条件下，使开关稳压电源满足题目所给的基本要求和发挥部分，调节输出电压的方式有三种方案。 (1) 方案一：使用一个D/A转换器，将数字信号直接转换为直流电压信号，经过功率放大，从而可以得到调节其输出的电压。本方案在要求输出功率较大时，功率放大器会出现非线性失真。该方案的原理图如图2所示。 图2. 方案一的原理图 (2) 方案二:开关电源的解决方案。由单片机自身产生或者控制产生PWM信号的集成电路，产生不同占空比的PWM信号，将该信号送入到DC/DC变换电路中，在高频变压器的次级将脉冲信号进行整流和滤波，可以得到稳定的电压，该电压值随着占空比的改变而改变。此方案优点是电流源的能量转换效率可以做得非常高，它属于DC/DC逆变电路，可以将脉冲高压直流转换为低压大电流，但是输出电压信号中夹杂的脉冲信号很难滤除。该方案的原理图如图3所示。 图3. 方案二的原理图 (3) 方案三：采用串联稳压电源的调压方式，以单片机为核心，对输出电压实时采样，经过调整输出，计算出相应的电压值，该电压经运算放大器放大后，控制调整管的输出。此方案采用串联稳压直流电源的方式，控制调整管的输出从而控制电压随负载而改变，保持输出电压恒定，它的优势就是可以使输出的电压中的纹波非常低。该方案的原理图如图4所示。 图4.方案三的原理图 方案比较：三种方案都是将输出电压取样后经过主芯片SG3525调整，使得输出的电压值保持恒定。经过比较之后，方案三的电压输出的稳定和显示部分比较好，可以保证当输入电压为V～V，输出电压有效值稳定度高于1%单相正弦波有源逆变并网电源单相正弦波有源逆变并网电源在额定负载，输入电压V±5V/直流内调节输出电压，观察并记录输出电压的变化SU ；在输入电压，调节输出电流在规定的范围内变化，记录并观察输出电压的变化SI，分别看SU 和SI 是否达到题目要求，然后调试A/D电路和D/A电路的准确性。(为实测的最大电压, 为实测的最小电压)。 , 负载电流、电压测量电路如图8所示。负载电流测量电路与电流源电路中的电流反馈环节相同，可调电位器用作测量回路的增益；负载电压测量电路具有相同结构，只是AD0809的取样点是经R19，R20分压得到的，以保证AD0809工作在最大允许输入电压值的范围内；注意到负载电压测量电路的这种取样方式，实际