车载逆变电源设计.docx

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系统设计

设计要求

制作车载正弦波逆变电源，输入12V直流，输出220V，50Hz的正弦波，满载时输出功率50W，效率不小于80%；输出波形失真度小于5%，当负载从空载到满载变化时，输出电压有效值稳定度高于3%；具有输入过压和欠压，输出过流和负载短路保护等功能。

总体设计方案

设计思路

题目要求设计一个车载正弦波逆变电源，输出电压波形为正弦波。设计中主电路采用电器隔离、H桥逆变技术，控制部分采用SPWM

（正弦脉冲调制)技术，利用逆变元件电力MOSFET的驱动脉冲调制，使输出获得交流正弦波的稳压电源。

方案论证与比较

DC-DC实现变换器的方案论证与选择方案一:

推挽式DC-DC变换器。推挽电路是两个不同极性晶体管输出电路无输出电压器(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。电路工作中，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，功率高。推挽输出级既可向负载灌电流，也可从负载抽取电流。

方案二:

Boast升压式DC-DC变换器。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，电感储能后使电压上升，而电容C可将输出电压保持平稳，通过改变PWM控制信号的占空比以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流升压，电路结构较简单，损耗较小，效率比较高。

方案比较:

方案一和方案一都适用于升压电路，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变换器不使用高电频变压器，由12V升至320V,PWM信号的占空比比较低，会使得Boost升压式DC-DC变换器的损耗比较大。综上所述，采用方案一。

辅助电源的方案论证与选择方案一:

采用线性稳压器LS7805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%,缺点是需要很多元器件，使得成本较高稳定性较差。在满足要求的情况下选择最优方案，最终决定采用方案一。

系统组成(系统方框图）

系统方框图如图1.2.1所示，先采用DC-DC变换器把12V蓄电池的电压升至320V，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的问题。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H桥驱动电路。空载检测电路使得当没有负载接入时，让系统进入待机模式，当有负载接入时，才进入逆变工作模式。同时，空载检测电路也作为过流保护的采样点。

12V

12V蓄电池

高频升压逆变

整流

欠压保护

过流保护

控制电路

PI调节器

过流保护

负载

工频LC滤波

渐变桥逆变

图1.2.1

单元硬件电路设计

DC-DC升压模块

DC-DC升压电路的基本原理:DC-DC升压驱动板，采用的是很常见的线路，用一片SG3525实现PWM的输出，后级用二组图腾输出，增加驱动，驱动后级的RUI190N8。板上有二个小按钮开关，S1,S2,S1是开机的，S2是关机的，可以控制逆变器的启动和停机。这驱动板，是用J3，J4接口和功率板相连的，其中J3的第1P为限压反馈输入端。原理图如图2-1-1所示。

图2-1-1DC-DC升压电路图

开关板的设计

控制系统的开关板设计如图2-1-2所示:开机、关机由具有自锁

功能的继电器进行控制，这里的8050三极管起到开关电路的作用当S1按键按下时8050晶体管基极导通从而集电极到发射极有电流三极管处于导通状态，继电器工作，A1导通有电压输入，S2键按下三极管处于断开状态，继电器不工作从而Al,A2断开。原理图如图2-1-2所示

图2-1-2开关板电路图

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PWM固定频率的产生

PWM波形产生原理图如图2-1-3所示

图2-1-3PWM波形产生原理图

PWM固定频率是由SG3525芯片产生。SG3525芯片引脚图如图2-1-4所示，SG3525芯片资料见如下:

图2-1-4SG3525芯片引脚图

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管脚说明:

引脚1:误差放大反向输入引脚9: PWM比较补偿信号输入端引脚2:误差放大同向输入引脚10:外关断信号输入端

引脚3:振荡器外接同步信号输入