课程设计任务
课程名称：电力电子技术 题 目：单相正弦波逆变电源的设计
指导老师: 审 批:
任务书下达日期 2011年12月19日
设计完成日期 2011年12月30日
专业班级: 自动化 学生姓名:
学号: 刘星平
设计内容与设计要求
.设计内容:
电路功能：
有固定直流电源，通过功率变换（高频逆变）得到 20~50KHz 的 高频交
流，再经高频整流与滤波，得到所需的直流； 电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：工频整流滤波、 功率变换（高频逆变）、高频整流滤波。控制电路主要环节：脉 冲发生电路、脉宽调制 PWM 、电压电流检测单元、驱动电路。 功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT 或MOSFET 。 系统具有完善的保护
系统总体方案确定 主电路设计与分析 确定主电路方案 主电路元器件的计算及选型 主电路保护环节设计 控制电路设计与分析 检测电路设计 功能单元电路设计 触发电路设计 控制电路参数确定 .设计要求: 脉宽调制信号由专用集成芯片 SG3525产生。 设计思路清晰，给出整体设计框图；
单元电路设计，给出具体设计思路和电路；
分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分 析。 绘制总电路图 写出设计报告；
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主要设计条件
设计依据主要参数
输入电压：单相（DC）15V （1+15%）,单相输出：AC （0~150V）。
输出电流：w 5A
电压调整率:
负载调整率:
效率：》0.8
0.
8
6）
2.可提供实验与仿真条件
功率因数：》
1
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课程设计封面；
任务书；
说明书目录；
设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）
单元电路设计（各单元电路图）；
故障分析与电路改进、实验及仿真等。
7.
8.
9.
总结与体会；
附录（完整的总电路图）；
参考文献；
11、课程设计成绩评分表
进度安排
第一周星期一：课题内容介绍和查找资料；
星期二:总体电路方案确定
星期三:主电路设计
星期四:控制电路设计
星期五:控制电路设计；第二周星期一：控制电路设计
星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等
星期四~五:写设计报告，打印相关图纸；星期五下午：答辩及资料整理
参考文献
1.石玉，栗书贤.电力电子技术题例与电路设计指导.机械工业出版社，1998.
2.王兆安，黄俊.电力电子技术（第4版）.机械工业出版社，2000.
3.浣喜明，姚为正.电力电子技术.高等教育出版社，2000.
4 .莫正康.电力电子技术应用（第3版）.机械工业出版社，2000.
5.郑琼林，耿学文.电力电子电路精选.机械工业出版社，199
6.
6.刘定建，朱丹霞.实用晶闸管电路大全.机械工业出版社，1996.
7.刘祖润，胡俊达.毕业设计指导.机械工业出版社，1995.
&刘星平.电力电子技术实验指导书.校内，2007.
第 1 章 概述 .
1.1 逆变电源的发展背景
1.2 设计思想 第 2 章 设计设计总体思路
2.1 总体框架图
2.2 设计的原理和思路 . 2.3S PWM 空制原理
第 3 章 硬件电路的设计
3.1SG3525 介绍
第 5章心得体会 附录总电路图 .
3.2 文氏电桥振荡电路 11 3.3 移位电路分析
13
3.4 逆变电路的工作原理分析
13 第 4 章 系统的检测与分析
14 4.1 正弦发生器部分的调试 14 4.2 逆变部分及整体运行结果 .
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17
18
第 1 章概述
1.1 逆变电源的发展背景
逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变幻的装置，它从交流或直流输 入获得稳压恒频的交流输出。 逆变电源技术是一门综合性的专业技术， 它横跨电 力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域， 是目前电力电子产业和科研的热 点之一。逆变电源广泛应用于航空、航海、 、电力、铁路交通、邮电通信等诸多 领域。
逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着 逆变电源的发展。 逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的 20 世界 60年代，到 目前为止，它经历了三个发展阶段。
第一代逆变电源是采用晶闸管（SCR 作为逆变器的开关器件称为可控硅逆变 电源。可控硅逆变电源的出现虽然可以取代旋转型变流机组，
但由于SCF 是一种
没有自关断能力的器件，因此必须增加换流电路来强迫关断
SCR 但换流电路复
杂。噪声大、体积大、效率低等原因却限制了逆变电源的进一步发展。
第二代逆变电源是采用自关断器件作为逆变器的开关器件。 代后期，各种自关断器件想运而生，它们包括可关断晶闸管
（ （GTR 、功率场效应管（MOSFET 绝缘栅双极性晶体管（ 件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能
第三代逆变电源实时反馈控制技术，使逆变电源性能得到提高。实时反馈控制 技术是针对第二代逆变电源非线性负载适应性不强及动态特性不好的的缺点提 出来的，它是最近十年发展起来的的新型电源控制技术， 目前仍在不断完善和发 展之中，实时反馈控制技术的采用使逆变电源的性能有了质的飞跃
1.2 设计思想
本设计所需单相正弦波SPW 逆变电源的设计采用了运算放大器、二极管、功 率场效应管、电容和电阻等器件来组成电路。
逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输 入获得稳压恒频的交流输出。 通过对电路的分析， 参数的确定选择出一种最适合 的方案。输出频率由电压控制，波形幅值由电阻确定。
本设计以SG3525驱动芯片为核心，完成了单相正弦波 SPW 逆变电源的参数
设计，并利用所得结果，完成了实际电路的连接，通过调试与分析，验证了设计 的正确性。
第2章设计总体思路
2.1总体框架图
自 20 世纪 70 年 GTO 、电力晶闸管
IGBT ）等。自关断器
倒相器
SG3525
总体框图
此次课程设计要求输入15V直流，输出0~150V交流，主电路采用单相桥式逆变电路，对高频开关器件常用PWM波控制，要产生正弦波可采用SPW控制方法，通过控制电力电子器件MOSFE的关断来控制产生交变正弦波电压。控制电路主要实现产生SPWMfe,设计要求选用
SG3525电流控制型PWM控制器产生控制脉冲。而SG3525实质上是通过输入的两路波进行比较，输出比较后形成的脉冲波，鉴于SG3525的这一特征，可以通过输入正弦漫头波和锯齿波进行比较得到所需的正弦波控制脉冲。正弦波产生器的设计有多种方法，本次课程设计采用555定时器多谐振电路产生方波经过滤波产生正弦波的方法作为正弦波产生器，再经过整流，使之成为正弦漫头波。锯齿波的产生电路比较简单，可以直接利用SG3525内部提供的谐振器加入外围电阻电容产生。此外电路要求输出的正弦波幅度可调，此时就需要使加入的正弦波漫头波幅值可调，此可以通过一加法器使之与设置电压相叠加产生电压可变的正弦电压。
主电路和控制电路的一些中间环节都是需要滤波的，由于产用SPW控制,
主电路的谐波成分较少，可以通过简单的RC无源滤波。控制电路中的方波要变
等级: 湖南工程学院 课程设计 课程名称电力电子技术 课题名称 SG3525正弦波逆变电源设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师 2013年12 月16 日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称单片机原理及应用 课题智能密码锁设计 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2013 年12 月16 日 设计完成日期2013 年12 月27 日
设计内容与设计要求 一．设计内容： 1．电路功能： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经 过驱动电路驱动逆变电路进行逆变，再经过高频变压器与滤波电 路输出-50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、 电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 2. 系统总体方案确定 3. 主电路设计与分析 1）确定主电路方案 2）主电路元器件的计算及选型 3）主电路保护环节设计 4. 控制电路设计与分析 1）检测电路设计 2）功能单元电路设计 3）触发电路设计 4）控制电路参数确定 二．设计要求： 1．要求输出正弦波的幅度可调。 2．用SG3525产生脉冲。 3．设计思路清晰，给出整体设计框图； 4．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 5．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。 6．绘制总电路图 7．写出设计报告；
主要设计条件 1．设计依据主要参数 1）输入输出电压：输入（DC）+15V、10V（AC） 2）输出电流：1A 3）电压调整率：≤1% 4）负载调整率：≤1% 5）效率：≥0.8 2. 可提供实验与仿真条件 说明书格式 1．课程设计封面； 2．任务书； 3．说明书目录； 4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）； 5．单元电路设计（各单元电路图）； 6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。 7．总结与体会； 8．附录（完整的总电路图）； 9．参考文献； 11、课程设计成绩评分表 进度安排 第一周星期一:课题内容介绍和查找资料； 星期二:总体电路方案确定 星期三:主电路设计 星期四:控制电路设计 星期五:控制电路设计； 第二周星期一: 控制电路设计 星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等 星期四~五:写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:答辩及资料整理
第1章概述 任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整正弦波逆变电源是连续控制的线性正弦波逆变电源。这种传统正弦波逆变电源技术比较成熟,并且已有大量集成化的线性正弦波逆变电源模块,具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点、但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都不得和很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外,由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采用大功率调节器整管并装有体积很大的散热器,很难满足现代电子设备发展的要求。在近半个多世纪的发展过程中，正弦波逆变电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛的应用，正弦波逆变电源技术进入快速发展期。 正弦波逆变电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。它的功耗小，效率高，正弦波逆变电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器，此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此正弦波逆变电源具有重量轻、体积小等优点。另外，于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V±10%,而正弦波逆变电源在电网电压在110～260V范围变化时,都可获得稳定的输出阻抗电压。正弦波逆变电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使正弦波逆变电源装置空前的小型化,并使正弦波逆变电源进入更广泛的领域,特别是在高新技术领域的应用,扒动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外正弦波逆变电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具
正弦波逆变器逆变主电路介绍 主电路及其仿真波形 图1主电路的仿真原理图 图1.1是输出电压的波形和输出电感电流的波形。上部分为输出电压波形，下面为电感电流波形。 图1.1输出电压和输出电感电流的波形 图1.2为通过三角载波与正弦基波比较输出的驱动信号，从上到下分别为S1、S3、S2、S4的驱动信号，从图中可以看出和理论分析的HPWM调制方式的开关管的工作波形向一致。
图1.2 开关管波形 从图1.3的放大的图形可以看出，四个开关管工作在正半周期，S1和S3工作在互补的调制状态，S4工作在常导通状态，S2截止；在负半周期，S2和S4工作在互补的调制状态，S3工作在常导通状态，S1截止。 图1.3放大的开关管波形 图1.4为主电路工作模态的仿真波形，图中从上到下分别为C3的电压波形、C1的电压波形、S3开关管的驱动波形，S1的驱动波形。从图中可以看出在S1关断的瞬间，辅助电容的电压开始上升，完成充电过程，同时S3上的辅助电容完成放电过程，S3开通。 图1.4工作模态仿真波形 图1.5为开关管的驱动电压波形和电感电流波形图，图中从上到下分别为电
感电流波形、S3驱动波形、S1驱动波形。从图中可以看出当S1关断瞬间到S3开通的瞬间，电感电流为一恒值，S3开通后，电感电流不断下降到S3关断时的最小值，然后到S1开通之前仍然为一恒值，直到S1开通，重复以上过程。根据以上结论可以看出仿真分析状态和前面的理论分析完全符合。 图1.5开关管的驱动电压波形和电感电流波形 2 滤波环节参数设计与仿真分析 2.1 输出滤波电感和电容的选取 对逆变电源而言，由于逆变电路输出电压波形谐波含量较高，为获得良好的正弦波形，必须设计良好的LC 滤波器来消除开关频率附近的高次谐波。 滤波电容C f 是滤除高次谐波，保证输出电压的THD 满足要求。C f 越大，则THD 小，但是C f 不断的增大，意味着无功电流也随之增加，从而增加了逆变电源的 电容容量，同时会导致逆变电源系统体积重量增加，同时电容太大，充放电时间也延长，对输出波形也会产生一定的影响。 逆变桥输出调制波形中的高次谐波主要降在滤波电感的两端，所以L 的大小关系到输出波形的质量。要保证输出的谐波含量较低，滤波电感的感值不能太小。增加滤波器电感量可以更好地抑制低次谐波，但是电感量的增加带来体积重量的加大。不仅如此，滤波电感的大小还影响逆变器的动态特性。滤波电感越大，电感电流变化越慢，动态时间越长，波形畸变越严重。而减小滤波电感，可以改善电路的动态性能，则使得输出电流的开关纹波加大，必然增大磁滞损耗，波形也会变差。综合以上的分析，在LC 滤波器的参数设计时应综合考虑。 本文设计的LC 滤波器如图 3.12中所示，电感的电抗2L X L fL ωπ==,L X 随频率的升高而增大。电容的电抗为 112C X C fC ωπ==，C X 随频率的升高而减小。1L C ωω=所对应
目录 目录 (1) 第一章绪论 (2) 1.1 正余弦波逆变器的概念 (2) 1.2 正余弦波逆变器的发展历史 (2) 1.2.1 概述 (2) 1.2.2 正余弦波逆变器器件概述 (3) 第二章正弦波逆变器中的开关器件及其基本工作原理 (4) 2.1 可关断晶体管（GTO） (4) 2.2 电力晶体管（GTR） (5) 2.3 功率场效应晶体管（Power MOSFET） (6) 2.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT） (7) 2.5 小结 (8) 第三章正弦波逆变器设计总体思路.... (9) 3.1 总体框架图 (9) 3.2 局部电路 (9) 3.21 电压型逆变器 (9) 3.22 电流型逆变器 (10) 3.3 正弦脉宽调制逆变器 (11) 3.31 PWM逆变电路及其工作原理 (11) 3.32 总控制电路 (13) 3.33控制局部电路 (15) 第四章SPWM逆变器的应用 (16) 4.1 SPWM逆变器的概况 (16) 4.2 SPWM逆变器的应用场合 (16) 总结 (17) 参考文献 (17)
第一章绪论 1.1正弦波逆变器的概念 所谓逆变器，是指整流器的逆向变换装置。其作用是通过半导体功率开关器件（例如GTO,GTR,功率MOSFET 和IGBT等）的开通和关断作用，把直流电能换成交流电能，它是一种电能变换装置逆变器。 特别是弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。 1.2弦波逆变器的发展历史 1.21 概述 逆变器的原理早在1931年就在文献中提到过。1948年，美国西屋电气公司用汞弧整流器制成了3000HZ 的感应加热用逆变器。 1947年，第一只晶体管诞生，固态电力电子学随之诞生。1956年，第一只晶体管问世，这标志着电力电子学的诞生，并开始进入传统发展时代。在这个时代，逆变器继整流器之后开始发展。首先出现的是SCR电压型逆变器。1961年，B.D.Bedford提出了改进型SCR强迫换向逆变器，为SCR逆变器的发展奠定了基础。1960年以后，人们注意到改善逆变器波形的重要性，并开始进行研究。1962年，A.Kernick提出了“谐波中和消除法”，即后来常用的“多重叠加法”，这标志着正弦波逆变器的诞生。1963年，F.G.Turnbull提出了“消除特定谐波法”，为后来的优化PWM法奠定了基础，以实现特定的优化目标，如谐波最小，效率最优，转矩脉动最小等。 20世纪70年代后期，可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块相继实用化。80年代以来，电力电子技术与微电子技术相结合，产生了各种高频化的全控器件，并得到了迅速发展，如功率场效应管Power MOSFET、绝缘门极晶体管IGT或IGBT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管
摘要 随着现代工业和科技的发展，电源在工作、生活等方面的作用越来越重要但许多用户的用电设备并非直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。把直流电能转变成交流电能供给负载的DC-AC逆变器，特别是正弦波逆变器，其种类繁多，应用领域广泛，优越性明显。因此，高性能的逆变器成为目前电力电子领域的研究热点之一。 正弦脉宽调制(SPWM)逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形。正弦波逆变电源已广泛用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源、计算机电源，UPS 不间断电源、医疗和照明电源、雷达高压电源、音响和视频电源等。随着数字化控制技术的发展，SPWM脉冲波的生成和逆变器的全数字化控制渐趋方便，并可使逆变器的输出波形的稳态精度、暂稳态响应、可靠性等得到进一步提高。 论文设计的单相正弦波逆变电源属于交流电源(AC-DC-AC逆变)。该电源系统的设计包括主电路和控制电路。论文首先介绍了逆变电源的发展现状；阐述了逆变系统的工作原理；对PWM技术和IGBT进行了简单介绍；分析了正弦脉宽调制的原理及其几种主要的调制方式；还研究了逆变电源主电路的参数，包括整流滤波电路，IGBT的选择，输出滤波参数的确定；最后介绍了系统的软件设计实现的具体过程，并给出了系统主程序流程图和中断流程图，程序清单。 关键词：逆变电源；正弦脉宽调制；IGBT
Abstract With the development of modern industry, science and technology, power supply becomes more and more important in work and life. But many users' devices can't work with AC directly provided by public electricity, which should be converted by power electronics technique to the forms needed. DC-AC inverters, especially sinusoidal inverters, which convert alternating current to direct current, are various, widely used and excellent. Therefore, High performance inverters have been one of points of power electronics. As one of inverters, Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) inverters can achieve low total harmonic distortion (THD) output wave. Sinusoidal Pulse Width Modulation(SPWM) inverters have been applied in the following aspects widely. They are DC power supply, AC power supply, industry power supply, computer power supply, UPS power supply, power supply of medical treatment and lighting, high voltage power supply of radar, power supply of sound and video frequency and so on. With the development of digital control techniques, the production of SPWM and digital control of inverters become convenient, which makes the output wave's steady-state precision, transient and steady-state response, reliability improved. Single-phase Sinusoidal Pulse Width Modulation Inverter Power Supply in this thesis belongs to AC power supply (AC-DC-AC convert). The power supply system includes the main circuit design and control circuits. The thesis presents the current situation and development trends of the inverters, discusses the inverter system's working principle and mathematic model; gives an outline of PWM technology and IGBT device; analyses the principles of the sine width modulate and major modulate methods; describes the major parameters of the system to identify, including the rectifier filter circuit, IGBT choice, the output filter parameters of. Finally, it introduces specific achieved process of software design in the last chapter, providing the system flow chart of main program and interrupt program, and program list. Key words: Inverter; SPWM;IGBT
摘要 本论文所需单相正弦波SPWM逆变电源的设计采用了运算放大器、二极管、功率场效应管、电容和电阻等器件来组成电路。 逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合的方案。输出频率由电压控制，波形幅值由电阻确定。 本论文以SG3525驱动芯片为核心，完成了单相正弦波SPWM逆变电源的参数设计，并利用所得结果，完成了实际电路的连接，通过调试与分析，验证了设计的正确性。 关键词: SPWM,SG3525 I
II
Title: Design of Sine Wave Inverter Power Supply By SG3525 Applicant: Cao Lei Speciality: Electrical Engineering And Automation ABSTRACT Design of sine wave inverter power supply by SG3525 was designed using operational amplifier,diodes,transistors,zener diodes,the capacitor and resistor voltage devices such as to constitute circuit. Inverter power supply is one kind of power electronics process transformation of electrical energy device.It alternating voltage or volts d.c input to acquire voltage stabilization constant amplitude the alternating voltage output.Get through the circuit analytical.To ensure the parameter to chose one kind of best fit program.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect. The thesis use SG3525 as a core to achieve design of sine wave inverter power supply.Take the advantage of the result to achieve circuit ligature.Get through the debug to check the validity. KEY WORDS：SPWM，SG3525 III
1. TL494正弦波逆变电源设计 (1) 1. TL494正弦波逆变电源设计 (10) 一种基于单片机的正弦波输出逆变电源的设计 (25) 1. TL494正弦波逆变电源设计 1.1 概述： TL494本身就是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管室、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。次课程设计我所设计的是TL494正弦波逆变电路，其电路的主要功能是： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经过驱动电路逆变电路，再经过高频变压器与滤波电路输出50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 这是本次课程设计中要设计的电路的概况，其实总的来说用TL494为主要元件实现的正弦波逆变电路控制器具有构思新颖、电路简单、成本低廉以及控制过程稳定等特点，在很多工业控制场合可获得广泛的应用。 1.2 系统总体方案的确定： 通过对设计内容和设计要求的具体分析，我把电路分别设计成两部分：一是主电路，即是采用高频逆变电路和高频变压器的组合来实现，其中的滤波电路则是采用的线路滤波的方式，高频逆变电路由于其要求的特殊性我采用了电压型半桥逆变电路和高频开关IGBT相连接的方法，并且和高频变压器的组合可以高效的实现直流电向交流电的逆变过程。 第二部分控制电路，当然是采用集成芯片TL494来实现，主要原因在于主电路的电流逆变过程中控制电路各单元的复杂性，而TL494本身包含了开关电路控制所需的全部功能和全部脉宽调制电路，同时片内置有线性误差放大器和其他驱动电路等，因此便可以同时实现：正弦信号发生单元、脉宽调制PWM单元、电压电流检测单元和驱动电路单元。 这样就完全确定了系统总体电路的方案。 如图1.2.1框图：
单相正弦波变频电源 摘要：本设计是通过模拟和数字的方法来产生SPWM信号。采用89C51单片机产生正弦波基波，采用NE555芯片产生高度线性等腰三角波载波。基波和载波通过高速电压比较器LM311比较产生与之对应的SPWM驱动信号。SPWM驱动信号经整形电路、死区电路、驱动功放隔离电路完成对全桥场效应管的开通和关断,从而完成将直流电压逆变成所需频率的正弦交流电。而调压电路采用前级DC-DC独立调压来实现，实现直流稳压。改变单片机正弦波输出频率来实现逆变输出SPWM 交流调频的功能。采用芯片AD637对输出电压、电流进行真有效值变换，经A/DTLC549变换后送单片机处理，实时对逆变输出进行监控，保证输出电压的稳定性。输出电压波形为正弦波，输出频率可变，能够测量和显示电源输出电压、电流、具有过流保护、过压保护电路、空载报警电路等。同时基于UC3845多路隔离反击式开关电源为系统供电。 在研究和设计的基础上制作了样机，完成了大部分的调试工作，达到了预期的目的。 关键词：升压；场效应管；检测电路；逆变
Abstract:The SPWM signal is produced by the way of analog and digita in the design.The fundamental wave is produced by 89C51 chip,and the sine t riangle carrier wave is produced by NE555 chip.SPWM drive signal is generated by the high-speed voltage comparator LM311. The turn-on and turn-off of mosfet are controlled by SPWM drive signal from the shaping circuit, the dead zone circuit, the power am plifier circuit to bring out the required frequency of the sinusoidal alternating current in DC/AC convertion.The voltage regulating circuit uses DC-DC independent voltage regulating to realize, Change the frequence of the sine wave that is the output of the MCU will realize the function of inverse output SPWM AC frequency modulation .Use AD637 to complete voltage and current true effective value transform and then send the result to A/DTLC549. Through AD exchange the output will be send to the MCU to be processed,according to the result to monitor the inverse output and to ensure the stability of the output voltage. The waveform of the output voltage is sine-wave,its frequence can be changed.The voltage and current of the Power source can be e over-current and over-voltage protection circuit, an o-load alarm circuit and smeasured and the result can be displayed on the LCD.The power source include tho on. At the same time use multi-channel isolate Counter type switch power as system power supply. On the basis of research and design,a prototype of principle is produced.the most of debugging of the whole system is completed. Keyword:boost；mosfet；detection circuit；inverter
计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班 姓名：江流 在班编号：26 指导老师：叶满园 实验日期：2014年5月15日
一、实验名称： 单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真 二、目的及要求 了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。 三、实验原理 1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图 2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式 单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当UrUc时使V3断，V4通，U0=0。
输出电压波形 四、实验步骤及电路图 1、建立MATLAB仿真模型。以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：
2、参数设置 本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。 五、实验结果与分析 1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：
一款高效率正弦波逆变器电路设计 现有的逆变器，有方波输出和正弦波输出的。方波输出的逆变器效率高，但对于都是为正弦波电源设计的电器来说，使用总是不放心，虽然可以适用于许多电器，但部分电器就不适用，或用起来电器的指标会变化。正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点，却存在效率低的缺点。为此笔者设计了一款高效率正弦波逆变器，其电路如图1。 该电路用12V电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取ICL7660或MAX1044。运放1产生50Hz正弦波作为基准信号。运放2作为反相器。运放3和运放4作为迟滞比较器。其实运放3和开关管1构成的是比例开关电源。运放4和开关管2也同样。它的开关频率不稳定。在运放1输出信号为正相时，运放3和开关管工作。这时运放2输出的是负相。这时运放4的正输入端的电位（恒为0）总比负输入端的电位高，所以运放4输出恒为1，开关管关闭。在运放1输出为负相时，则相反。这就实现了两开关管交替工作。 下面论述一下开关管是怎么工作的。当基准信号比检测信号，也即是运放3或4的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时，比较器输出0，开关管开，随之检测信号迅速提高，当检测信号比基准信号高一微小值时，比较器输出1，开关管关。这里要注意的是，在电路翻转时比较器有个正反馈过程，这是迟滞比较器的特点。比如说在基准信号比检测信号低的前提下，随着它们的差值不断地靠近，在它们相等的瞬间，基准信号马上比检测信号高出一定值。这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为0.1～0.2V。 C3，C4的作用是为了让频率较高的开关续流电流通过，而对频率较低的50Hz信号产生较大的阻抗。C5由公式：50= 算出。L一般为70H，制作时最好测一下。这样C为0.15μ左右。 R4与R3的比值要严格等于0.5，大了波形失真明显，小了不能起振，但是宁可大一些，不可小。开关管的最大电流为：I==25A 。 这里较详细的讨论一下L1，L2的选值。把负载电等效回变压器的输入端，其电路为图2。R=， C=NC ,考虑到开关频率比50Hz大得多，在开关从开到关的过 程，可以把变压器的电压看成是不变的。则电源通过L输出 的能量为：W=∫Uccdt=t,忽略一切不理想损耗，此能量应等 于负载消耗能量。上式的平均功率为：P=t 我们希望在Ucc-U接近于某一小值时，电池能以较高的 开关频率并符合要求地向变压器供电。这个“某一小值”这里取0.5V，频率取5kHz。当Ucc-U<0.5V，开关管将较长时间开着（这是相对来说的）。如果需要这个电源的最大输出功率为150W，那么负载电阻为322.7?，折算到变压器输入端为：0.48?。 ∴负载此时的瞬时功率为：P=U*U/R=11.5*11.5/0.48=276W ∴P=×=276 ∴L=2.2μH 可以看出L值很小，对开关管不利，并且输出有削峰。制作时可以增加L值，但最大输出功率会减少。解决这一问题的最好方法是，用16V电源供电，还用8.5V变压器（峰值为12V），和峰值为12V的基准信号，但这时的电路需要改动，这里就不讨论了。
题目：18KV A 单相逆变器设计与仿真 院系：电气与电子工程学院 专业年级：电气工程及其自动化2010级 姓名：郑海强 学号：1010200224 同组同学：钟祥锣王敢方骞 2013年11月20号
单相逆变器设计一.设计的内容及要求 0.8 1.0,滞后
方案简述 将直流电变成交流电的电路叫做逆变电路。根据交流侧接在电网和负载相接可分为有源逆变和无源逆变，所以本次设计的逆变器设计为无源逆变。换流是实现逆变的基础。通过控制开关器件的开通和关断，来控制电流通过的支路这是实现换流的方法。 直流侧是电压源的为电压型逆变器，直流侧是电流源的为电流型逆变器，综上本次设计为电压型无源逆变器。 三.主电路原理图及主要参数设计 3.1 主电路原理图如图1所示 图1 3.2输出电路和负载计算 3.2.1 负载侧参数设计计算 负载侧的电路结构图如图2所示，根据图2相关经计算结果如下：
图2 负载侧电路结构图 1. 负载电阻最小值： cos ?=1.0时，R=2o V /23 300/(1810)5o P =?W ； cos ?=0.8时，R=2 o V /(o P ?23cos )300/(18100.8) 6.25j =创=W 2. 负载电感最小值： 'L ='L Z /(2f π)=8.3/(2100p 创)=0.0132H μ 3. 滤波电容： 取滤波电容的容抗等于负载电感感抗的2倍，则： C =1/(2πf c Z )=1/(2?π′100′32)=95.92F μ 取电容为100F μ,将10个10F μ的AC 电容进行并联， c() Z 实= 1/(2πf C )=1/6(210010010)p -创创=15.9 W 4.滤波电抗L 的计算 选取主开关器件工作频率K f =N ?O f =32′100=3200Hz 由于移相原因，输出线电压的开关频率变为：2K f =6400HZ 取滤波电路固有谐振频率 'f =1/(2πK f /6=533.3Hz 则：L = 1/（42π2'f C ）= 1/(4?2π?2533?100610-?)=880H μ 实选用 L=900uH 由此 特征阻抗 3.2.2 逆变电路输出电压 3 T Z =
题目：18KVA 单相逆变器设计与仿真 院系：电气与电子工程学院 专业年级：电气工程及其自动化2010级 姓名：郑海强 学号： 24 同组同学：钟祥锣王敢方骞 2013年11月20号
单相逆变器设计一.设计的内容及要求 0.8 1.0,滞后
方案简述 将直流电变成交流电的电路叫做逆变电路。根据交流侧接在电网和负载相接可分为有源逆变和无源逆变，所以本次设计的逆变器设计为无源逆变。换流是实现逆变的基础。通过控制开关器件的开通和关断，来控制电流通过的支路这是实现换流的方法。 直流侧是电压源的为电压型逆变器，直流侧是电流源的为电流型逆变器，综上本次设计为电压型无源逆变器。 三.主电路原理图及主要参数设计 主电路原理图如图1所示 图 1 输出电路和负载计算 负载侧参数设计计算 负载侧的电路结构图如图2所示，根据图2相关经计算结果如下：
图2 负载侧电路结构图 1. 负载电阻最小值： cos ?=时，R=2 o V /23300/(1810)5o P ； cos ?=时，R=2o V /(o P ?23cos )300/(18100.8) 6.25 2. 负载电感最小值： 'L ='L Z /(2f π)=(2 100)=H μ 3. 滤波电容： 取滤波电容的容抗等于负载电感感抗的2倍，则： C =1/(2πf c Z )=1/(2?π 10032)=F μ 取电容为100F μ,将10个10F μ的AC 电容进行并联，c() Z 实= 1/(2πf C )=1/6(2 10010010)= 4.滤波电抗L 的计算 选取主开关器件工作频率K f =N ?O f =32100=3200Hz 由于移相原因，输出线电压的开关频率变为：2K f =6400HZ 取滤波电路固有谐振频率'f =1/(2π)=K f /6= 则：L = 1/（42π2'f C ）= 1/(4?2π?2533?100610-?)=880H μ 实选用 L=900uH 由此 特征阻抗 逆变电路输出电压 900/1003 T Z L C
正弦波逆变器SPWM设计参考 //最近在搞SPWM逆变，贡献一个小程序，FYI //用18F452调的，只有SPWM波形部分，反馈没加进来，如果需要改 幅度，该R_rate的值就好了，范围（1~195） //晶震10M+PLL锁到 40M，RC2输出SPWM波形，RC0为50HZ方波，作为半桥驱动时的交越信号。 void main() { asm(“NOP”); TRISC=0X00; //设置I/O口方向 TRISD=0X00; //设置I/O口方向 PORTC=0X00; PORTD=0X00; //=============LCD init====================== // lcd_init(); //=============timer0 init=================== T0CON=0x82; //8分频 ;0xCx is 8bit timer TMR0L=0x79; TMR0H=0XFE; GIE=0X1; //开放全 局中断 TMR0IE=1; //使能timer0 interrupt //==============PWM init===================== PR2=124; //设置PWM频率20K CCPR1L=0; //设置占空比高8位,init时为0 CCP1CON=0x0F; //CCP select PWM mode T2CON=0X05; //设置TIMER2预分频比并使能T2 //==============MAIN LOOP==================== while(1) { } } //===============中断函数============================= void interrupt ISR(void) { if((TMR0IF)(TMR0IE)) { TMR0L=0x79; TMR0H=0XFE; TMR0IF=0;//清除中断标志 update_duty();//用3.2K的定 时频率按照正弦规律改变脉宽，改64次正好为50HZ的调制正弦波 } } //下面这部分摘自另一个文件， unsigned char R_sin=0; //这个变量从0~31变 化。 unsigned char R_rate=190;//幅度 void update_duty(void) { unsigned int i=0; if(R_sin==0) RC0=!RC0; //创造交越信号 i=((float) (sin_tab[R_sin]))*R_rate/100; R_sin++; if(R_sin==32) R_sin=0;
单相正弦波逆变电源 摘要：本单相正弦波逆变电源的设计，以12V蓄电池作为输入，输出为36V、50Hz的标准正弦波交流电。该电源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U3990F6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，具有输出过载、短路保护、过流保护、空载保护等多重保护功能电路，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STC89C52单片机的控制进行模数转换，最终将电压值显示到液晶12864上，形成了良好的人机界面。该电源很好的完成了各项指标，输入功率为46.9W，输出功率为43.6W，效率达到了93%，输出标准的50Hz正弦波。 关键词：单相正弦波逆变DC-DC DC-AC SPWM 1
Abstract: The single-phase sine wave inverter power supply design, battery as a 12V input and output for the 36V, 50Hz standard AC sine wave. The use of push-pull power booster and two full-bridge inverter transform，in the control circuit, the pre-boost push-pull circuit using SG3525 chip control,closed-loop feedback;inverter driver IC IR2110 in part to the use of full-bridge inverter using SPWM modulation U3990F6 completed,level after the use of current transformer output sampling feedback. The feedback link in the formation of a double and increase the stability of power. In protection, with output overload, short circuit protection, over current protection, the protection of multiple no-load protection circuit, which enhancing the reliability of the power supply and safety.AC voltage output of the AD637 True RMS through conversion, and then from the control of single-chip STC89C52 analog-digital conversion, the final value of the voltage to the liquid crystal display 12864 on the formation of a good man-machine interface. The completion of the power good indicators, input power to 46.9W, output power of 43.6W, the efficiency reached 93%, 50Hz sine wave output standards. Key words: Single-phase sine wave inverter DC-DC DC-AC SPWM 2
正弦波逆变器电路图及制作过程 1000W正弦波逆变器制作过程详解 作者老寿电路图献上！ ！ 这个机器，输入电压是直流是12V,也可以是24V，12V时我的目标是800W，力争1000W， 整体结构是学习了钟工的3000W机器具体电路图请参考:1000W正弦波逆变器(直流12V转交流220V)电路图也是下面一个大散热板，上面是一块和散热板一样大小的功率主板，长228MM，宽140MM。升压部分的4个功率管，H桥的4个功率管及4个TO220封装的快速二极管直接拧在散热板；DC-DC 升压电路的驱动板和S P W M的驱动板直插在功率主板上。
板 因为电流较大，所以用了三对6平方的软线直接焊在功率
上 如图： 在板子上预留了一个储能电感的位置，一般情况用准开环，不装储能电感，就直接搭通，如果要用闭环稳压，就可以在这个位置装一个E C35的电感上图红色的东西，是一个0.6W的取样变压器，如果用差分取样，这个位置可以装二个200K的降压电阻，取样变压器的左边，一个小变压器样子的是预留的电流互感器的位置，这次因为不用电流反馈，所以没有装互感器，P C B 下面直接搭通。
上面是SPWM驱动板的接口，4个圆孔下面是装H桥的4个大功率管，那个白色的东西是0.1R电流取样电阻。二个直径40的铁硅铝磁绕的滤波电感，是用1.18的线每个绕90圈，电感量约1MH，磁环初始导磁率为90。 今天把S P W M驱动板插上去了，一开机，保护电路竟然误动作，蜂鸣器嘟嘟做响，后来请教了张工后，改了几个元件的数值，问题就解决了。开机成功了（这次居然没有炸管子），正弦波波形良好，我用了二个200W一个150W的灯泡做负载，电参仪上显示输出功率为617W， 算了一下，这时的效率大约在91.5-92%左右（因为空载电流稍大，有点影响效率，可惜） 本来准备明天继续加大负载到1000W左右，可是发现了一个问题，稳压部分不工作，调电位器没有反应，一查，发现是那个漂亮的取样变压器竟然没有输出，郁闷啊， 因为要换变压器，就必须把整机全部拆下来，二个小时还不一定弄得好，烦啊！ 下面是几张照片： 上图是整机工作时的情形