基于AVR单片机的逆变电源系统
设计方案
201组叶晓辉李欣陈东
针对现代电源变频调幅的要求,提出了利用对称规则采样原理产生SPWM 信号,选用ATmega16 单片机,设置其16 位计时器为相位修正PWM 模式产生SPWM 信号,结合查表及在线计算方法,实现变频调幅. 同时利用其内部集成的AD 模块对逆变桥输出进行采样并进行均值滤波处理,实现对系统的PI 闭环控制. 采用IR2110 作为驱动桥,并通过全桥逆变电路及LC 无源滤波实现正弦波的输出. 系统加入过温过流监测模块,并有人机交互界面（键盘和显示）.
一、SPWM 对称规则采样法
对称规则采样法是从自然采样法演变而来的,它由经过采样的正弦波(实际上是阶梯波) 与三角波相交,由交点得出脉冲宽度. 这种方法只在三角波的顶点或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波. 对称规则采样法原理图如图1 所示.
图1 对称规则采样法原理图
若以单位量1 代表三角载波的幅值UC ,则正弦调制波的幅值UR 就是调制比M. 图中的三角波和正弦波都是经过向上平移单位量 1 得到的,与过横坐标轴得到的结果一致. 利用底点采样,根据相似三角形原理,可得关系式
其中：
M 是调制比,0 ≤M ≤1 ;
ω为正弦信号波角频率;
tD 为在三角波的负峰对正弦信号波的采样时刻;
δ是开通时刻脉冲宽度;
Tc 为三角波载波周期.
因此可得开通时刻的脉冲宽度:
其中N 为载波比,2π/ N 三角波周期T C 所对应的弧度, K 为一个周期内采样计数值. 由以上分析得比较单元1 的比较寄存器的值为
式中Tt 为通用定时器1 的时钟周期.
二、系统硬件设计
本系统采用ATMEL 公司的ATmega16 单片机作为数字控制系统的核心,利用ATmega16 产生SPWM 信号并进行电压采样处理.
逆变电源系统主电路采用单相全桥逆变电路,由4 个IGBT 作为功率管组成全桥逆变电路，该电路具有控制方便，功率管利用率高;控制方式采用全数字的控制方式. 系统结构框图如图2所示.
图2 系统结构框图
本设计电路为单相全桥逆变电路,如图3所示,主电路是典型的AC-DC-AC 逆变电路.
20V交流电后面接全波整流电路，（桥堆整流，电容滤波）整成直流滤波后约有27VDC 左右，然后接一个LM317，用适当电阻调压就可以得到平滑的12V直流电.然后再由逆变电路将其转变为频率可调的20V交流电压！
图3.0 整流滤波电路图
图3 单项全桥逆变电路
由单片机对LC 滤波后电压经过整流滤波后进行AD 采样,采样所得的数据输入到ATmega16 单片机,由A Tmega16 芯片对数据进行处理,并输出相应的SPWM 信号给驱动电路,控制逆变器的输出. 对系统工作温度,电流进行监测,保护控制系统电路,设有键盘、控制频率及幅值,同时显示模块,用于显示系统工作状态.
此系统的控制核心电路是ATmega16 单片机电路,主要完成以下 2 个方面的工作:1) 输出SPWM 控制信号到驱动电路,控制逆变桥的通断.IR2110 采用高度集成的电平转换技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，同时提高了驱动电路的可靠性。;2) 对输出电压进行AD 采样.
1）SPWM驱动电路图如下：
栅极电平箱位电路
图3.1 IR2110驱动电路
2）AD采样电路图如下：
图3.2 电压信号采样和过压保护电路
ATmegal6单片机内集成了8通道10位的A／D转换器，故采样得到的电压信号经过前置电路处理后直接送入单片机中进行A／D转换。设计如上：反馈电压的采样见图3.2，为使采样系统与高压电路隔离，先用分压比为100：1高精度温度敏感系数低的高压电阻分压器取样0～500 V的电压输出，再经霍尔电压传感器转换为0～5 V的输出。为防止反馈电压对A／D转换器件的冲击，输出电压经过LM741同相跟随器(作缓冲用)后，一路经电容去耦接到单片机的A／D转换ADO口；另一路输出电压通过电压比较器LM311，与设定的电压(电压值由稳压二极管决定)进行比较，一旦输出电压高于设定电压，LM311输出便翻转为高电平，接到IR2113的SD端关断IR2113的输出，同时单片机内部通过软件关闭PWM输出，实现系统的两级过压保护。
电流-电压变换电路
经典电路。输入电流在R1上产生Uin，由运放作为电压跟随器输出，视输入电流及输出电压确定R1，注意精度及温度系数。切记调整运放的失调电压。
将数据输入单片机进行处理,调节输出,实现闭环控制. 由于系统不仅输出SPWM 波,还包含了低次以及高次谐波,为了最终输入标准正弦波就必须设置滤波电路,本设计采用了LC 滤波电路,如图4 所示,称为固定K型低通滤波器.
图4 LC 滤波电路
其截止角频率为:
R 为公称阻抗,设截止频率为f c ,则有:
三、系统软件设计
软件设计的关键部分之一是控制电路中SPWM信号的产生,本程序采用了以三角波作为载波、正弦波作调制波的对称规则采样法,得到一系列幅值相等但宽度不等的矩形波. 矩形波的占空比使用在线计算的方法.
设N 为载波调制波比, 即有N = f C/ f R . 其中f C为载波频率, f R 为调制波频率. 本系统利用ATmega16 的T/ C1 产生SPWM 信号,所以载波频率可由下面的公式计算:
其中,变量N 代表分频因子(1 、8 、64 、256 或1024) ,f clk_ I/ O是MCU 时钟.
设M 为调制深度, 即有M = UR / UC , 其中UC 为载波幅值,UR 为调制波幅值. M 一般取值范围为0～1. 改变调制波的幅值,就能使输出的基波电压幅值发生变化.
由规则采样法的原理,假设一个周期内有N 个矩形波,则第i 个矩形波的占空比Di 为
通过设置ATmega16 的T/ C1 ,利用上述公式计算出占空比,并与T/ C1 的TOP 值相乘,并形成一个正弦表,然后将数据送到比较寄存器OCR1B 中,配置单片机I/ O 口寄存器,在PD4 口输出SPWM 信号. 整个SPWM 产生程序流程图及实时反馈图如图5,6.
常用的正弦调制法分为同步和异步调制法. 异步调制法的输出波形对称性差,脉冲相位和个数不固定;同步调制法在调制波的频率很低时,容易产生不易滤掉的谐波,而当调制波频率过高时,开关元件又难以承受. 为得到特性较好的正弦波,软件设计时采用了分段同步调制法,吸收上述两种方法的优点,且很好地克服各自的缺点. 其具体操作为:把调制波频率分为几个频段,在各个频段内保持载波比恒定,而不同频段的载波比不相同,通过配置单片机内部的载波频率实现输出基波频率的变化,即改变T/ C1 的TOP 值,即可实现调频功能. 选取的原则为:输出频率高的频段采用低载波比,输出频率低的频段采用高载波比. 同时,为了得到严格对称的双极性SPWM 信号,载波比选取为3 的倍数. 本系统中将频段分成五段,具体见表1.软件设计的关键部分之二是输出电压的实时反馈,由于电网的波动或是负载的变化,可能导致输出电压的不稳定,因此在系统中加入PID 增量数字闭环控制,以保证输出电压的动态稳定特性.
根据单片机编程需要,将上式做出如下改变:
其中Kp = 1/δ是比例系数, KI = Kp T/ TI 是积分系数, KD = Kp T D / T 是微分系数,结合PID 闭环控制与单片机中的AD 转换功能模块,可以很好地修正各开关周期的脉宽,达到动态稳定的目的.SPWM 产生程序及输出电压的实时反馈程序流程图如图5 ,6 所示.
图5 SPWM 产生程序图6 PI 闭环控制
四、材料清单
（注：文件素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注。）
电力电子技术课程设计报告 有源逆变电路的设计 姓名 学号 年级20级 专业电气工程及其自动化 系（院） 指导教师 2012年12 月10 日 课程设计任务书
课程《电力电子技术》 题目 有源逆变电路的设计 引言 任务： 在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图 要求： a. 要有设计思想及理论依据 b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图 c. 计算晶闸管的选择和电路参数 d. 绘出整流和有源逆变电路的u d(t)、i d(t)、u VT(t)的波形图 e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求
设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计 一．设计目的 1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id及Uvt的波形，初步 认识整流电路在实际中的应用。 2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。 二．设计理念与思路 晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。 在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，流过变压器绕组的电流是反向电流，避免了变压器铁芯的直流磁化，同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍，利用率得到了提高。 逆变是把直流电变为交流电，它是整流的逆过程，而有源逆变是把直流电经过直-交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用，最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。 在很多情况下，整流和逆变是有着密切的联系，同一套晶闸管电路即可做整流，有能做逆变，常称这一装置为“变流器”。 三．关键词
逆变电源设计与总结报告 2013年5月6日星期一
目录 一、方案论证与比较 (1) 1、总体方案的比较 (1) 2、隔离型DC-DC电路方案 (2) 3、高频变压器后级整流方案 (3) 4、SPWM波产生方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.高频变压器参数设计 (3) 2.LC低通滤波参数设计 (4) 三、电路与程序设计 (5) 1.推挽式隔离型直流变换电路 (5) 2.逆变电路 (7) 3.保护电路 (7) 4.辅助电源 (8) 5.SPWM产生程序 (8) 四、测试结果及分析 (9) 1.测试方法与测试条件 (9) 2.主要测试结果 (9) 元件参数根据计算可知，L=4.7UH,C=2.2UF.仿真波形如图11所示。 (10) 五、设计总结 (10)
摘要 本设计实现了一种基于的高频链逆变电源。系统由输入欠压保护、推挽升压、全桥逆变、SPWM波产生、低通滤波、输出过流保护、辅助电源等电路组成。12V 的直流电通过推挽式变换逆变为高频方波，经高频变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压。前级DC-DC变换采用SG3525驱动MOSFET得到高压直流电，然后通过产生的SPWM驱动全桥电路，再经低通滤波得到220V的工频正弦交流电。采用反激式开关电源升压再经稳压芯片稳压供电很好的实现隔离，并且具有输入欠压保护和输出过流保护，输出功率可达100W。该电源体积小、效率高、输出电压稳定，非常适用于车载逆变器。 关键词：推挽升压全桥逆变滤波反激式
Abstract This design implements a Cortex M3 based on the high-frequency link inverter power supply.System consists of input undervoltage protection, push-pull boost, full-bridge inverter, SPWM wave generator, low pass filtering, output over-current protection, auxiliary power and other circuit.12V direct current through the push-pull inverter is a high frequency square wave transform, the high-frequency step-up transformer, then rectified and filtered to get a stable DC voltage of about 320V.Former level DC-DC conversion by using SG3525 drive MOSFET high voltage DC and then generate the SPWM drive M3 full bridge circuit, and then low-pass filter obtained by the frequency sinusoidal AC 220V.With a flyback switching power supply step-up regulator chip re-powering through the realization of good isolation, and with input voltage protection and output over-current protection, output power up to 100W.The power, small size, high efficiency, output voltage stability, ideal for automotive inverter. Key words: push-pull boost full-bridge inverter flyback M3 概述 逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置，是太阳能、风力发电中一个重要部件。随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，逆变技术也从通过直流电动机——交流发电机的旋转方式逆变技术，发展到二十世纪六、七十年代的晶闸管逆变技术，而二十一世纪的逆变技术多数采用了MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、MCT 等多种先进且易于控制的功率器件，控制电路也从模拟集成电路发展到单片机控制甚至采用数字信号处理器（DSP）控制。各种现代控制理论如自适应控制、自学习控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制理论和算法也大量应用于逆变领域。其应用领域也达到了前所未有的广阔，从毫瓦级的液晶背光板逆变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站；从日常生活的变频空调、变频冰箱到航空领域的机载设备；从使用常规化石能源的火力发电设备到使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少不了逆变电源。毋须怀疑，随着计算机技术和各种新型功率器件的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优越的方向发展。 一、方案论证与比较 1、总体方案的比较 方案一：如图1所示，12V的直流电经过DC-AC逆变成10V/50HZ交流电，再经工频变压器升压到220V.
系：电气与信息工程系 专业：电气工程及其自动化班级： 0404 学号： 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 2008年月日
诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月日
湖南工程学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：15kV A逆变电源设计 姓名陈欣宁系电气系专业_电气工程及其自动化班级学号 指导老师职称讲师教研室主任 一、基本任务及要求： 主要设计内容如下： 1、理解逆变电源的工作原理，确定系统主电路： 包括主电路结构的选择，逆变功率器件的选择，参数计算 2、确定系统驱动电路 3、设计系统的控制电路（包括保护电路、触发电路等） 4、提交毕业设计论文和图纸 参数如下: 直流侧输入电压:750V 输出交流电压:380/220V 输出频率:50HZ 容量:15kVA 进度安排及完成时间 1、2月26日至3月15日：查阅资料；写开题报告;确定总体方案。 2、3月16日至3月29日：毕业实习、撰写实习报告。 3、3月30日至4月15日：确定系统主电路 4、4月16日至4月26日：确定系统驱动电路 5、4月27日至6月2日：设计系统的控制电路 6、6月3日至6月12日撰写毕业设计论文。 7、6月13日至6月14日：指导老师评阅、电子文档上传FTP。 8、6月15日至6月18日：毕业设计答辩。
湖南文理学院 课程设计报告 三相PWM逆变器的设计 课程名称：专业综合课程设计 专业班级：自动化10102班
摘要 本次课程设计题目要求为三相PWM逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。 本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个环节的设计，比如触发电路、控制电路、主电路等，其中部分电路的绘制采用Proteus软件，最后结合Matlab Simulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。 关键词：三相PWM 逆变电路Matlab 仿真
Abstract The curriculum design subject requirements for the design of the three-phase PWM inverter. Design process from the principle of analysis, selection of components, to scheme and the Mat-lab simulation, etc., to consolidate the theoretical knowledge, basic meet the design requirements. This article will be carried out in accordance with the design of process analysis, and the corresponding principles, including the theoretical foundation of the inverter circuit and introduction, using Matlab simulation software, etc., in addition, will also clearly introduces the design of every link, such as trigger circuit, control circuit, main circuit, etc., some of the drawing of the circuit using Proteus software, finally combined with Matlab Simulink, established a three-phase fully-controlled bridge voltage source type inverter circuit simulation model, and then through the software to get the ideal results. Keywords: Matlab simulation, three-phase ,PWM, inverter circuit
本科电力电子技术课程设计说明书 题目：基于SG3524芯片的逆变电源设计 与MATLAB仿真 (控制电路） 学院：机电工程学院 专业：农业电气化与自动化 姓名：王德昭 学号：1 指导教师：洪宝棣 职称：副教授
设计完成日期：二Ο一五年一月 电力电子简介 (4) 课设的目的 (4) 课程设计要求 (4) 课程设计的主要内容与技术参数 (5) 二、单相电压型逆变电路 (7) 全桥逆变电路 (7) 三、器件的选择 (8) 内部结构图 SG3524引脚功能 SG3524引脚图 四、控制电路 (10) 五、心得体会 10
一、前言 电力电子简介 电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率恐控制的电子技术。电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段，是当代高兴技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。电力电子器件是电力电子技术发展的基础。正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。而二十时间九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。 课设的目的 1）通过对单相桥式PWM逆变电路的设计，掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，综合运用所学知识，进行单项桥式全控整流电路和系统设计的能力。 2）了解与熟悉单相桥式PWM逆变电路的控制方法。 3）理解和掌握单相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路、保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。 课程设计要求 1、输入直流电源：24V±10%； 2、输出交流电压：220V±10%； 3、控制电路芯片为SG3524；
前言 逆变是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。例如：应用晶闸管的电力机车，当下坡时使直流电动机作为发电机制动运行，机车的位能转变成电能，反送到交流电网中去。又如运转着的直流电动机，要使它迅速制动，也可让电动机作发电机运行，把电动机的动能转变为电能，反送到电网中去。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。 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。 逆变电源因体积小、重量轻、节材、节能、转换效果高等特点，现已得到了广泛应用。目前逆变电路的拓扑结构主要有单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式、全桥式等多种类型。根据需求可采用不同拓扑形式的逆变电路满足其需求。目前IGBT （绝缘栅双极型晶体管）是逆变电源中常用的功率器件，已逐步取代原晶闸管、晶体管、场效应管（MOSFET）。由于桥式逆变电源在选择功率开关器件耐压要求可以稍低，并有较高的功率输出，现通常采用全桥式逆变电路来实现较大功率输出。课程设计所要求做的是2kw的逆变电源主电路设计（要求：电网电压380v，允许变化10%,要求输出220v，50KHz交流电压向负载供电）。
目录 1. 逆变电源发展及主电路的选择……………………………………………………… 1.1 逆变电源的发展·················································· 1.2 主电路的结构选择············································ 2. 主电路部分设计…………………………………………………………………… 2.1 整流电路设计部分……………………………………………………………… 2.1.1 整流二极管的选择………………………………………………………… 2.1.2 整流二极管的保护设计…………………………………………………… 的选取……………………………………………………………… 2.2 滤波电容C d 2.3 斩波电路设计······················································ 2. 3.1 斩波参数的选择············································2.4 逆变电路部分设计………………………………………………………………… 2.4.1 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的选择………………………………… 2.4.2I G B T的保护设计………………………………………………… 3. 高频变压器设计部分………………………………………………………………… 3.1 高频变压器主要参数……………………………………………………… 3.2 变压器磁芯的选择……………………………………………………………… 3.3 高频变压器一次侧、二次侧绕组匝数计算································ 3.4 计算绕组导线线径及估算铜窗占有率························ 4.心得体会………………………………………………………………………… 5.参考文献…………………………………………………………………………………
3KVA三相逆变器设计 1概述 随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备（如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器等）都不是直接使用交流电网作为电源，而是通过形式对其进行变换而得到各自所需的电能形式，它们所使用的电能大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。 当今世界逆变器应用非常广泛。逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。 （2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。 （3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。 本次课程设计要完成的是设计容量为3KVA的三相逆变器。初始条件为：输入直流电压220V。要求输出220V三相交流电，完成总电路的设计，并计算电路中各元件的参数。
逆变电源的设计开题报告 毕业设计材料之二本科毕业设计(论文)开题报告题目：基于单片机的逆变电源设计课题类型：设计□ 学生姓名：学号：专业班级：学院：指导教师：开题时间：一、毕业设计内容及研究意义毕业设计论文内容设计一种基于AT89C51控制SA4828的逆变电源，它采用IGBT作为功率器件，IR2110作为IGBT的驱动芯片，并采用恒U/F的控制策略。毕业设计论文的研究意义1.可灵活地调节输出电压或电流的幅度和频率通过控制回路，我们可以控制逆变电路的工作频率和输出时间的比例，从而使输出电压或电流的频率和幅值按照人们的意愿或设备工作的要求来灵活地变化。 2.可将蓄电池中的直流电
转换成交流电或其他形式的直流电，这样就不会因为交流电网停电或剧烈变化而影响工作。 3.可明显地减小用电设备的体积和重量，节省材料在很多用电设备中，变压器和电抗器在很大程度上决定了其体积和重量，如果我们将变压器绕组中所加电压的频率大幅度提高，则变压器绕组匝数与有效面积之积就会明显减小，变压器的体积和重量明显地减小了。4．采用逆变技术的电源还具有高效节能的优越性，表现在如下几个方面：1)在许多应用交流电动机的场合，在其负载变化时，传统的方法是调节电动机的通电时间所占比例，这样电动机就会频繁地制动、起动。而电动机的起动、制动消耗的能量往往很大，如使用变频电源来调节电动机做功的量，则可节约很大一部分能量。 2)采用逆变技术的电源，其变压器的体积和重量大大减小了，也即减小了铁心横面积和线圈匝数。变压器本身的损耗主要包括原、副边铜耗和铁芯损耗，铁
芯横面积和线圈匝数的大幅度减小也就大大降低了铜耗和铁耗。因此，采用逆变技术大大提高变压器的工作频率，使得变压器的损耗变得比工频工作时小得多，从而达到节能的目的。3)传统的、采用工频变压器的整流式电源设备的功率因数一般在之间，这是因为其电流谐波成分和相移角都比较大。在逆变电源中，如果用功率因数校正技术，能使输入电流的谐波成分变得很小，从而使功率因数约为1，节能的效果非常明显。 5.动态响应快、控制性能好、电气性能指标好于逆变电路的工作频率高，调节周期短，使得电源设备的动态响应或者说动态特性好，表现为：对电网波动的适应能力强、负载效应好、启动冲击电流小、超调量小、恢复时间快、，输出稳定、纹波小。 6.电源故障保护快于逆变器工作频率高、控制速度快，对保护信号反应快，从而增加了系统的可靠性。另外，现代越来越复杂的电子设备对电源提出了各种各样的负载要
课程设计 题目3KVA三相逆变电源设计学院自动化学院 专业自动化 班级 姓名 指导教师朱国荣 2014 年 1 月 2 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：自动化1102 指导教师：朱国荣工作单位：自动化学院 题目: 3KVA三相逆变电源设计 初始条件： 输入直流电压110V。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 设计容量为3KVA的三相逆变器，要求达到： 1、输出380V，频率50Hz三相交流电。 2、完成总电路设计。 3、完成电路中各元件的参数计算。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1 设计要求、意义及思路 (2) 1.1 设计意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 1.3 设计思路 (3) 2 方案设计及原理 (3) 2.1逆变电路 (3) 2.2 SPWM采样方法选择 (4) 2.3 LC滤波 (5) 2.4 升压变压器 (6) 3 主电路设计及参数设计 (7) 3.1 IGBT三相桥式逆变电路 (7) 3.2 脉宽控制电路的设计 (9) 3.2.1 SG3524芯片 (9) 3.2.2 调制波及载波的产生 (10) 3.3 触发电路的设计 (11) 3.3.1 IR2110芯片构成的触发 (11) 3.3.2 M57962L芯片构成的触发电路 (12) 3.4其他部分的参数设计 (13) 结束语 (15) 参考文献 (16) 附录一： (17) 附录二：主电路图 (18)
目录 第一章：课程设计的目的及要求 (2) 第二章整流电路 (5) 第三章逆变电路 (9) 第四章PWM逆变电路的工作原理 (11) 第五章三相正弦交流电源发生器 (14) 第六章三角波发生器 (15) 第七章比较电路 (16) 第八章死区生成电路 (18) 第九章驱动电路 (20) 附录 参考文献 课程设计的心得体会
第一章：课程设计的目的及要求 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 自立题目 题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计 注意事项： ①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，
②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计容。 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入交流电源： 三相380V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流： 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH
设计容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。
基于TL494逆变电源设计 摘要 本设计主要应用开关电源电路技术有关知识，涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，充分运用芯片TL494的固定频率脉冲宽度调制电路及场效应管（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点而组合设计的电路。该逆变电源的主要组成部分为：DC/DC电路、输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路、DC/AC变换电路、振荡电路、全桥电路。在工作时的持续输出功率为150W，具有工作正常指示灯、输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。该电源的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。 关键词：过热保护，过压保护，集成电路，振荡频率，脉宽调制
Inverter Power supply Design Based on TL494 ABSTRACT The design applying the switching power source circuit technology in connected. Relating with knowledge about what imitate integrated circuit、power source integrated circuit、power amplification integrated circuit and switching regulated voltage circuit on principle. Sufficient apply chip TL494 fixed-frequency pulse width modulation circuit and field effect transistor (N channel strengthen MOSFET) whose switch speed quick, nothing secondary Break down and hot stability good merit to design circuit. Owe the inverter main part ingredient by DC/DC circuit、importing the over-voltage crowbar circuit、exporting an over-voltage crowbar protect a circuit、overheat protective circuit、DC/AC shifts circuit、oscillating circuit and entire bridge circuit. Continuing for during the period of the job exports power functions such as being 150 W, having the regular guiding lights working, exporting an over-voltage crowbar, importing the over-voltage crowbar and overheat protective. The cost of manufacture being a power source of turn is comparatively cheap, the pragmatism is strong, and it has a function annex to the various portably type. KEY WORDS: over heat protective, over-voltage integrated circuit (IC), oscillating frequency, pulse width modulation (PWM).
三相电压型逆变器 一．电力电子器件的发展： 1.概述： 1957年可控硅(晶闸管)的问世，为半导体器件应用于强电领域的自动控制迈出了重要的一步，电力电子开始登上现代电气传动技术舞台，这标志着电力电子技术的诞生。20世纪60年代初已开始使用电力电子这个名词，进入70年代晶闸管开始派生各种系列产品，普通晶闸管由于其不能自关断的特点，属于半控型器件，被称作第一代电力电子器件。随着理论研究和工艺水平的不断提高，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极性晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展，被称作第二代电力电子器件。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型第三代电力电子器件异军突起，而进入90年代电力电子器件开始朝着智能化、功率集成化发展，这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 电子技术被认为是现代科技发展的主力军，电力电子就是电力电子学，又称功率电子学，是利用电子技术对电力机械或电力装置进行系统控制的一门技术性学科，主要研究电力的处理和变换，服务于电能的产生、输送、变换和控制。（电力电子的发展动向）电力电子技术包括功率半导体器件与IC 技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控创电路中
的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。广义上电力电子器件可分为电真空器件(Electron Device)和半导体器件(Semiconductor Device)两类。 2.发展： A.整流管： 整流管是电力电子器件中结构最简单、应用最广泛的一种器件。目前主要有普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种类型。电力整流管在改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面发挥着非常重要的作用。目前，人们已通过新颖结构的设计和大规模集成电路制作工艺的运用，研制出集PIN整流管和肖特基整流管的优点于一体的具有MPS、SPEED和SSD等结构的新型高压快恢复整流管。它们的通态压降为IV 左右，反向恢复时间为PIN整流管的1/2，反向恢复峰值电流为PIN整流管的1/3。 B.晶闸管： 自1957年美国通用电气公司GE研制出第一个晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革，为新器件开发研制奠定了基础，其后派生出各种系列产品。1964年，GE公司成功开发双向晶闸管，将其应用于调光和马达控制；1965年，小功率光触发晶闸管问世，为其后出现的光耦合器打下了基础；60年代后期，出现了大功率逆变晶闸管，成为当时逆变电路的基本元件；逆导晶闸管和非对称晶闸管于1974年研制完成。 C.门极可关断晶闸管： GTO可达到晶闸管相同水平的电压、电流等级，工作频率也可扩展到
4逆变焊机主电路的设计 4.1逆变焊机的工作原理与特点 逆变焊机原理框图如图4.1所示。该系统采用双闭环控制系统，图中If为反馈电流，Uf为反馈电压，19为给定电流，Ug为给定电压，UO为实际输出电压。内环为电流反馈闭环控制，反馈信号由电流霍尔传感器得到。外环为电压反馈闭环控制，反馈信号由电压霍尔传感器得到。具体控制过程后做分析. 逆变焊机工作时，先将单相220V/50Hz电压整流并滤波后，变为逆变主回路所需的310V左右平滑直流电压。然后将该直流电压送入逆变主回路，经过大功率电子元件IGBT的交替逆变作用转变成为ZOK左右的中频交流电压，再经过中频降压变压器降压至适合于焊接的几十伏电压，最后经过整流滤波后得到直流焊接输出。借助于控制电路及反馈回路，以及焊接回路的阻抗，可以得到焊接工艺所需的外特性和动特性。其交流变换顺序为:工频交流一直流一中频交流一降压一直流。焊机在“交流一直流一交流”阶段的电压频率发生了改变，所以逆变焊也成为变频焊机。 交流和直流反复转换的目的是为了提高该电压的工作频率。我们知道，按照正弦波分析时变压器输出有如下公式[60]:
式中， 变压器的体积、重量与Ns有关，而NS与变压器的工作频率f又有直接关系。当凡一定时，若变压器工作频率从工频(SOHz)提高到20KHz，则绕组匝数与铁心截面积的乘积NS就减少到原来的l/400，而主变压器在逆变焊机中通常所占重量为1/3到 2/3，因此提高变压器的工作频率可以使逆变焊机的体积和重量显著的减少。同时，钢和铁的电能损耗将随所需材料的明显减少而大大降低，焊接质量也有进一步改善。 由于上述原因，逆变焊机与传统的晶闸管式焊机和晶体管式焊机相比，具有众多优点: l)高效节能。逆变焊机材料的减少使焊机整体损耗大大降低，其效率可达80%到95%，功率因数可提高到0.9以上，空载损耗极小，只有几十瓦，这一点在能源紧张的今天尤为可贵。 2)体积小，重量轻。这是逆变焊机最明显的优点，主变压器的重量仅为传统弧焊电源工频变压器的几十分之一。 3)动态响应时间短，控制速度提高。该特征是逆变焊机最重要的特点。普通晶闸管焊机的控制周期为3.3ms，而逆变焊机的动态响应时间达到百微妙级，和电弧焊接诸物理过程的时间常数相当，故能更精确地控制电弧焊中各种物理现象，焊接的动态控制成为可能。 4)控制能力增强，显著提高工艺性能。控制能力是与控制速度、控制手段密切相关的。它直接反映了焊机适应焊接条件和焊接要求的能力。另一方面，焊机控制能力的增强主要依靠于器件速度的提高、微机的应用及现代化控制力等方法的应用。
摘要 摘要 近年来，随着科学技术的进步，人们生活要求及质量不断提高，笔记本电脑、手机、数码相机以及MP3、MP4等小型高科技产品越来越多的被人们使用、各种新兴能源不断的出现，这促使了逆变技术不断的发展进步。正因为有了逆变电源，人们才可以利用直流电(如蓄电池、燃料电池、开关电源等)转换成为各种所需的交流电来为各种电器提供稳定可靠的电力保障，才能使人们平时使用的笔记本电脑、手机、数码相机等能够正常工作。此外，小型逆变电源还可以利用飞机、汽车以及便携式供电设备等，在野外提供交流电源，方便人们的日常生活，所以逆变电源的研究将是必然的选择，而且它的研究也必将给人们带来可观的经济效益和社会效益。 本课题针对独立逆变系统的特点，首先对系统的方案进行比较分析，并提出了“直流升压斩波电路+全桥逆变”的逆变电源设计方案。在方案选定的基础上，对构成独立逆变系统的升压环节和逆变环节以及PWM装置进行分析，确定其电路原理图以及工作方式，并实现直流升压斩波电路和全桥逆变电路的PWM控制。在设计中，采用PI控制算法计算控制调制幅度值，控制调节开关管的导通和关断时间发生变化，使输出电压稳定在220V。然后在Matlab中对独立逆变系统进行仿真、分析。 最后，论文给出了调试与仿真结果，验证了本文所采用的逆变思想的可实现性，而且电路简单，控制方便，结构紧凑，在一定程度上降低了成本和提高了可靠性。 关键词：直流升压全桥逆变Matlab仿真 1
广西大学毕业设计(论文) Abstract In recent years, along with the science and technology progress, people’s requirement and quality enhances unceasingly. Such as notebook, mobile phones, digital cameras, MP3, MP4 and other small high-tech products are more and more used by people. Meanwhile, the variety of emerging energy constantly appear. It prompted the inverter technology constantly’s progress and development. Basing on inverter power supply, people can use DC (such as batteries, fuel cells, switching power supply and so on) to transformed into various kinds of needed for all types of electric AC provide stable reliable power supply. So people usually use of notebooks, mobile phones, digital camera and so on can work normally.In addition, we still can use the small inverter power supply aircraft, cars and portable power supply equipments, etc and provides the wild AC power, it Provides convenience for people's life. So the inverter research will be the inevitable choice, and Its research will give people bring considerable economic benefit and social benefit. According to the characteristics of inverter system, analysis and comparison system solutions, and put forward the "DC pressurization chopper + full bridge inverter" design scheme of inverter power.After choose the scheme,analysis the pressurization link and inverter link and PWM device. Then determine their circuit principle diagram and work style and realize the PWM control.In the design, use PI control algorithm to control modulation amplitude values,to make the output voltage stability in 220V.Then simulation of the inverter system in Matlab. Finally, this paper analyzes the commissioning and simulation, results show that the feasibility of invert strategy is successfully verified as well. And control circuit is simple, compact structure. So, to a certain extent, it reduces the cost and improves the reliability. Key Words:Dc boost, full-bridge inverter Matlab simulation 2