DC-AC车载逆变器设计与实现

DC-AC车载逆变器设计与实现
DC-AC车载逆变器设计与实现

编号 201103222011024120 南京航空航天大学金城学院

毕业设计

题目DC-AC车载逆变器设计与实现

学生姓名施坜圆

学号2011024120

系部自动化系

专业自动化

班级20110322

指导教师朱海霞副教授

二〇一五年五月

南京航空航天大学金城学院

本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)(题目:DC-AC车载逆变器设计与实现)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知,除了毕业设计(论文)中特别加以标注引用的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名:施坜圆2015年5月16日

(学号):2011024120

毕业设计(论文)报告纸DC-AC车载逆变器设计与实现

摘要

车载逆变器是将汽车中的蓄电池转换成日常使用的220V/50Hz的交流电,供人们随身携带的电子产品如笔记本、ipad等使用。目前市场上大多的车载逆变器都为方波或者是修正弦波,少数为正弦波逆变器,但其价格非常昂贵。正弦波逆变弥补了方波逆变的不足,适合各类的负载,并且对电子产品本身的影响也相对较小。

本设计基于开关电源技术和电力电子技术,采用二次逆变的方式设计。前级采用SG3525芯片,将SG3525产生的PWM信号控制场效应管的开关,再经EE55高频变压器将12V的低压直流电升压至360V的高压交流电,通过整流滤波得到高压直流电。后级采用EG8010和IR2110芯片,通过EG8010输出的SPWM信号控制开关管的导通,通过取样电阻电压反馈,经过LC工频滤波及相应的输入输出电压保护,最后得到稳定标准的正弦波。

关键字:车载逆变器,正弦波逆变器,SPWM直流电源式逆变器,EG8010

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DC - AC vehicle-mounted inverter design and

implementation

Abstract

Car inverter is the object which can alter the car battery in the automobile into daily used 220 v / 50 Hz alternating current (AC), provided for products carried by people such as personal computer(PC) and IPAD etc.Currently most of the inverters on the market are square wave inverters or modified sine wave inverter, Minority of the inverter are sine wave inverters, but its price is very expensive. Sine wave inverter made up for the inadequacy of square wave inverter, suitable for all kinds of load, and impact on electronic product itself is relatively small.

This design is based on the switching power supply technology and power electronics technology, adopt the way of the secondary inverter design. The preceding stage uses the PWM signal generated by SG3525 chip control the field-effect tube on and off, then through EE55 high-frequency transformer of low voltage DC booster from 12 v to 360 v high voltage alternating current(AC), high voltage direct current (dc) is obtained by rectifying and filtering. Backward stage using EG8010 and IR2110 chip, through EG8010 output SPWM signal control switch tube conduction, through sampling resistor voltage feedback, finally obtained stable and standard sine wave by the LC power frequency filtration and the corresponding input and output voltage protection.

Key Words:Car inverter; sine wave inverter; SPWM inverter dc power supply;EG8010

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目录

摘要 (ⅰ)

Abstract (ⅱ)

第一章绪论 (1)

1.1 逆变器的发展 (1)

1.2课题研究的目的和意义 (1)

1.3车载逆变器研究现状和发展方向 (1)

1.3.1 车载逆变器研究现状 (1)

1.3.2 车载逆变器发展方向 (2)

1.4本论文主要设计内容 (2)

第二章总体设计方案 (4)

2.1 系统总体功能及概述 (4)

2.2 方案设计比较 (4)

2.2.1变压器的选择 (4)

2.2.2驱动芯片的选择 (5)

2.2.3单双极性调制的选择 (5)

2.2.4 SPWM控制芯片选择 (6)

2.3 最终方案确定 (6)

第三章整体电路设计 (7)

3.1整体设计思路 (7)

3.1.1 前级逆变电路设计思路 (7)

3.1.2 后级逆变电路设计思路 (8)

3.2脉宽调制技术及原理 (8)

3.2.1 PWM控制基本理论 (8)

3.2.2 PWM逆变电路 (10)

3.3正弦波脉宽调制技术的实现方法 (11)

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3.3.1硬件电路调制法 (11)

3.3.2软件调制法 (12)

第四章逆变电路设计 (13)

4.1逆变器主要集成芯片及其功能介绍 (13)

4.1.1 SG3525芯片及应用 (13)

4.1.2 EG8010芯片及应用 (15)

4.1.3 IR2110芯片及应用 (18)

4.2 DC/DC驱动电路 (19)

4.2.1 SG3525驱动电路 (19)

4.2.2 驱动保护电路 (20)

4.3前级升压电路 (21)

4.4整流滤波电路 (22)

4.5 SPWM驱动电路 (23)

4.6 后级DC-AC逆变电路 (24)

第五章系统调试 (26)

5.1 前级DC-DC驱动板调试 (26)

5.2 SPWM驱动板调试 (26)

5.3 前级升压调试 (27)

5.4 后级逆变调试 (28)

第六章总结与展望 (29)

参考文献 (30)

致谢 (31)

附录 (32)

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第一章绪论

1.1 逆变器的发展

逆变器是电力电子技术飞速发展的产物,而车载逆变器更是其中不可缺少的一员。车载逆变器是利用汽车中的电瓶对低压直流电转换为220V交流电的一种便捷设备,供随身携带的产品,电器设备如笔记本、ipad等使用的一种方便的电源转换设备。

依据输出的波形来看,可以把其分为方波和正弦波两类。方波逆变器所提供的电源质量较差,它会同时从负向最大值跳跃到正向最大值,这样不仅对其本身造成很大的影响,对负载的冲击也非常大。与此同时,它不适用于电感性负载,带负载的本领也只是额定的40%-60%。过大的负载,逆变电流中的三次谐波因素会使得电容性负载电流变大,严重时会导致滤波电容击穿,以致电路毁坏,无法正常运行。在方波逆变器的基础上,经过改进后的修正正弦波逆变器它输出的波形从负向最大值跳跃到正向最大值期间有一个时间差,虽然效果有点改善,但输出波形依旧是由折线组成,仍属于方波范畴,且存在死区。方波逆变器有很多的弊端,但成本低,工艺简单,有其存在的必要性。正弦波逆变器是一种可以不间断供应高质量交流电的一种设备,它可以适应于各类的负载。并且它体积小、噪音低、带负载能力强,谐波失真率也极低,能够满足大部分用电设备的要求,因此开发一款效率高、输出波形为正弦波的逆变器是今后发展趋势[1]。

1.2课题研究的目的和意义

车载逆变器不单单适用于汽车,只须在14V以下直流电源的场所,均能够工作。如在阔别电网的深山或者是在草原放牧的游牧民族,均能够利用太阳能光伏板储蓄电能,再匹配相应的逆变器组成一个可以独立充电发电的光伏太阳能系统。白天通过光伏板和充电器给电瓶充电,将光和热能转化成电能储存在电瓶中,夜间蓄电池通过逆变器逆变,供日常照明、手机充电等生活用电。不仅如此,有的车载逆变器能够将逆变的电能输送到电网,对保护坏境和节约能源有着举足轻重的作用。

1.3车载逆变器研究现状和发展方向

1.3.1车载逆变器研究现状

毕业设计(论文)报告纸当前,常见逆变器大多选用MOSFET、IGBT、GTO等可控型功率器件,控制电路也由模拟集成电路发展为单片机控制,更有甚者采用DSP控制。各种现代控制理论,如神经网络控制、模糊逻辑控制、自适应控制、等先进控制理论和算法也大批应用于逆变范畴。逆变技术得到了前所未有的发展。

常见的车载逆变器按功率等级大致可以分为小功率(0-500w)逆变器,中等功率

(500-1500w)逆变器,大功率(1500-3000w)逆变器和特大功率(3KW以上)逆变器。通常车载逆变器从汽车点烟口取电,正常汽车点烟口只能承受100w以下的逆变器,大于这个功率,将会对整车的线路造成损坏。随着生活水平的的日益提升,我们使用的电器品种也在连续的增加,设计一款从蓄电池供电,性能稳定,能有效保护汽车本身是日前大功率车载逆变器发展趋势[1]。

1.3.2车载逆变器发展方向

按所带负载来区分,车载逆变器通常分为以下三类:第一类:电阻性负载,如小型电热锅,电热杯等;第二类:整流性负载,如各种充电器、功放等;第三类:感性负载,车载冰箱、电动工具等电动机型的电器。

综上所述,针对车载逆变器利用的特殊场合,务必满足这些方面的要求:

(1)高性能、高效率。蓄电池不仅要为逆变器供电还要保证汽车的正常运行,所以一个稳定可靠的欠压保护电路是必不可少的。输出波形的质量不光光要在空载条件下好,带负载时也必须保证质量。输出电压的瞬态响应特性和输出电压的频率稳定性也应得到保证。

(2)小型化,因为汽车自身空间十分有限,故体积不能太大,且必须保证具有良好的散热,假若发热严重,轻则可能影响逆变器寿命,重则可能引来火灾隐患。

(3)带负载能力强,能满足各种常见用电设备,且留有一定余量,保证电器设备的正常启动而不损坏逆变器。

(4)噪音小,不能因为其工作产生的较大噪声而影响使用的舒适度。

(5)输入输出必须隔离,这样有利于使用者的人身安全。另外当发生短路时,逆变器的输出可快速切断,避免危急生命或火灾的发生[2]。

1.4本论文主要设计内容

本论文设计的车载逆变器主要是基于SG3525 产生的PWM芯片和EG8010单片机提供

毕业设计(论文)报告纸的SPWM实现的。前级升压采用常规的推挽电路,将12V的直流电通过高频变压器进行升压。并且在前级驱动利用了准闭环的电路设计方法。轻负载时,直流准闭环限制在380V左右,一旦负载增加,立刻进入开环工作模式,以最高效率运行,这样的设计可以大大减小体积,降低噪声。并且输入和输出使用了光耦隔离,大大增加了设备的安全性。后级采用EG8010单片机产生的SPWM信号进行控制,通过实时的电压采样,控制SPWM输出的占空比,使电压和频率稳定在一定的输出范围内,保证电压和波形的精准性。

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第二章总体设计方案

2.1 系统总体功能及概述

车载逆变器是一种车用电源转换设备,能将汽车上的12V直流电转变为220V交流电,供日常电器使用。通常汽车本身空间狭小、通风条件差、使用环境特殊。因此电源不仅仅要求电气性能要优越,还必须具有体积小,份量轻,转换效率高,抗干扰能力强、使用方便等一系列要求。逆变器逆变后的电能质量好坏直接影响用电设备的运行安全,输出效率的高低以及带负载能力的强弱直接影响其应用领域。因而设计的逆变器要求输出波形为正弦波,且能够带动所有属性的负载。

本设计对逆变电源的要求:

(1)将12V的直流电转换成220V/50Hz的交流电;

(2)适合工作环境温度-25℃- +40℃;

(3)输出具有短路保护和过压保护功能;

(4)输入具有过压欠压和过热保护功能。

2.2 方案设计比较

2.2.1变压器的选择

(1)基于工频变压器的逆变电路

其原理是先把低压直流电逆变成工频低压交流电,再用工频变压器升压到220V/50Hz 的交流电。它的优点是结构简单,各类保护功能均可在低压部分实现。在电源和负载之间有变压器存在,所以它运行稳定可靠、带负载和抗冲击的能力都比较强。并且这种逆变器能有效的抑制高次谐波成分,当逆变器本身击穿时,它还可以保护负载的安全。然而,工频变压器也存在很多缺点,首先,他的价格比较昂贵,用铜量也比较大;其次他的质量比较笨重,效率低下,一般转换效率很难做到90%。图2.1为工频变压器电路结构。

图2.1工频变压器电路结构

毕业设计(论文)报告纸(2)基于高频变压器的逆变电路

高频逆变是利用高频DC/DC转换技术。其原理是先把低压直流电逆变为高频低压交流电,利用高频变压器升压,经过整流滤波后得到380V高压直流电,再通过二次逆变得到工频交流电。它的优点是重量轻,体积小,用铜量少,并且转换效率高。通常,高频逆变电源在中小型PVS中,峰值转换效率可以达到95% 以上。高频变压器电路结构框图如图2.2所示。

图2.2高频变压器电路结构框图

从上述两种方案分析,虽然工频变压器逆变电路带负载和抗冲击的能力都比较强,但是它体积较大,质量较重,效率又低下,不符合本设计要求使用。选用高频变压器的逆变电路,不仅仅重量轻便,体积小巧,而且转换效率又很高,故本设计使用高频变压器的逆变电路。

2.2.2驱动芯片的选择

SG3525和TL494是目前较为常用的两种驱动芯片,其平民的价格,优异的性能受到很多人的热捧。从内部结构和原理的分析,SG3525芯片较TL494具有以下优点:(1)其简单的驱动电路,能够直接驱动场效应管,驱动电流大到200mA;

(2)内部设有保护电路,能够更加精确灵敏的保护电路;

(3)对每一个脉冲输出检测控制,防止两个管子直通;

(4)死区控制时间由外部电路决定,控制更加灵活精确。

2.2.3单双极性调制的选择

单极性调制方式的特点是在一个开关周期内两只功率管以较高的开关频率互补开关,保证可以得到理想的正弦输出电压:另两只功率管以较低的输出电压基波频率工作,每经过半个电压周期,管子相互交替工作一次,从而在很大程度上减小了开关损耗,增加其使用寿命。双极性调制方式的特点是4个功率管都工作在较高频率(载波频率),虽然能得到正弦输出电压波形,但其代价是产生了较大的开关损耗。在单相小功率逆变器中,使用单极性调制,可

毕业设计(论文)报告纸以少使用一个滤波电感,输出总谐波THD也比双极性小,但单极性调制有个缺点就是这种控制方式存在一个过零点振荡。

2.2.4 SPWM控制芯片选择

正弦波输出的好坏主要取决于SPWM控制芯片和外围电路,好的控制芯片不仅能弥补电路设计的不足,而且还具有很多自保护功能。

方案一:采用TDS2285控制芯片。该芯片采用非常简单的外围电路来搭建一个高性能的纯正弦波逆变器。在对于高要求电源品质场合尤为适合,它的功率范围广,但是它的价格非常昂贵,资料的完整度也并不是很高。

方案二:采用EG8010芯片。这是一块数字化,功能很完善的正弦波控制芯片,广泛用于DC-DC-AC两级功率变换架构或DC-AC单极工频变压器升压变换架构。芯片内部集成了保护电路、串口通讯、软启动电路、死区控制电路和液晶显示驱动模块等功能。它的价格相对TDS2285也便宜许多,稳定性和电源的质量也非常的不错。

综上所述,EG8010芯片符合设计要求,其内部集成的保护电路,死区控制电路均为本设计所需求的。

2.3最终方案确定

本论文的设计要求是一款安全可靠、体积小、质量轻、效率高、带负载能力强、输出波形为正弦波的车载逆变器,以下方案能够满足设计要求:

(1)选用高频变压器代替工频变压器;

(2)PWM驱动芯片采用SG3525;

(3)使用单极性调制方式;

(4)SPWM控制芯片采用EG8010。

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第三章整体电路设计

3.1整体设计思路

本设计由蓄电池供电,前级电路具有过压保护、欠压保护、电源过热保护等功能,后级逆变设有输出过热过压保护和短路保护。前级通过驱动电路将12V直流低压电升至380V高压高频交流电,通过滤波整流电路变为高压直流电。再经过后级逆变电路逆变,最后输出220V 的交流电。当输入电压过小或过大时,前级立即停止工作,必须等重新开机后才有输出,有效的保护了电池。输出过压保护电路和短路电路与后级逆变器够成反馈电路,一旦电路发生异常,后级逆变电路立即响应,等待一段时间后再次检测,三次检测未通过直接锁定电路。电路的整体设计框图如图3.1所示。

图3.1整体设计框图

3.1.1 前级逆变电路设计思路

前级逆变电路的主要功能是将12V的直流电升压至380V。该部分电路主要是用一块

毕业设计(论文)报告纸SG3525芯片和一块LM393芯片构成,通过构建外围电路,使得SG3525输出22KHz左右的脉冲来控制开关管的交替导通。输出的电压经过反馈比较,控制输出PWM波形的占空比[3]。最后经高频变压器升压,得到380V的高频交流电。图3.2为前级逆变电路原理框图。

图3.2 前级逆变电路原理框图

3.1.2 后级逆变电路设计思路

后级逆变电路主要功能是产生220V/50Hz的正弦波交流电。在后级逆变电路中380V的高频交流电通过整流二极管和高压电容的作用,变成380V的高压直流电。该电压加载到由四组各两个场效应管组成的全桥电路两端,其通断由EG8010芯片产生的SPWM信号控制。首先输出信号经过两片专用驱动芯片IR2110驱动,然后得到的高频调宽脉冲控制四个场管交替导通,最后经过LC工频滤波,便可输出稳定的正弦波供负载使用。后级逆变电路原理框图如图3.3所示。

图3.3后级逆变电路原理框图

3.2脉宽调制技术及原理

3.2.1 PWM控制基本理论

在采样控制理论中有一个重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有相同惯性的环节上,其效果相同。其中冲量指的是窄脉冲的面积,效果基本相同指的是环节的输出响应波形基本相同。PWM控制技术以该结论为理论基础,对开关器件经行相应的关断和导通控

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制,在输出端得到一系列宽度不相等而幅值相等的脉冲,得到的这些脉冲可以用来代替所需的波形。根据这一特性,我们把各脉冲的宽度进行调制,这样既可以改变电路输出的频率,又可以控制逆变电路输出电压的大小[4]。

如图3.4 (A)、(B)、(C)、(D)为四个形状不同的窄脉冲,其中 A 图为矩形脉冲,B 图为三角形脉冲,C 图为正弦半波脉冲, D 图为单位脉冲函数,且他们的面积都等于1。把它们分别加到RL 电路中,如图3.5(A)所示,对于加载不同的窄脉冲,输出电流响应波形i(t)如图B 所示。从图可知出,在i(t)的上升段形状虽略有不同,但下降段则几乎完全相同。当脉冲的宽度达到足够窄的时候,各输出电流的响应波形差异也越小。当上述的脉冲周期性施加,那么响应i(t)亦是周期性的。用傅里叶级数展开后可知,在低频段各i(t)特性非常接近,仅在高频段有所不同。

图3.5 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 如图3.6(A)所示的为PWM 波形,把正弦半波N 等份,每个半波均有N 个脉冲序列构成,它们的脉宽相等,幅值不同,并且脉冲顶部不在一条水平直线上,各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果用数量相等的等幅不等宽矩形脉冲替代上述脉冲序列,使正弦波部分的中点和矩形脉冲中点重合,并且使得两者面积相等,图3.6(B)即为所得脉冲序列。

把脉宽按正弦规律变化与正弦波等效的PWM 波称为SPWM 波形,在对应区间内,输出脉冲电压面积与希望得到的正弦波面积相等,称为SPWM (Sinusoidal PWM

)波形[5]。

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图3.6 PWM 波等效正弦波

3.2.2 PWM 逆变电路

PWM 逆变电路主要有电流型和电压型两种,几乎所有中小型逆变器均使用电压型控制。下面以电压型逆变电路经行分析。

计算法:根据设计要求把所需输出的频率、幅值、半个周期内脉冲的个数,就可以精准计算出各PWM 波中脉冲间隔和宽度。根据计算结果,控制电路中各开关器件的通断变化,便可获得所需的 PWM 波形。这种方法称之为计算法。这种方法得到的波形精确,但计算非常繁琐,当输出波形数值有变化时,所有的计算结果都要相应的跟着变化[6]。

调制法:调制法是为了解决计算法繁琐的计算而提出来的。把需要得到的波形作为调制信号,接收调制的信号作为载波,进行调制控制得到期望的PWM 波。通常载波信号用等腰三角波,其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称。在载波信号波与调制信号波相交时,相交的点即为开关器件的通断点。把正弦波作为调制的信号波时,所得波形即为 SPWM 波。

电压型逆变电路如图3.7所示,开关器件采用IGBT 。电路中有四个桥臂,可以看成由两

(A)

(B)

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个半桥电路构成。其中V1,V4为一组,V2和V3为一组,每一个桥臂由一个可控型器件和一个续流二极管组成。设电路的负载为阻感性负载,在t1时,给V1、V4触发信号,使其导通。则电流通过桥臂V1,负载,桥臂V4形成一个导通回路,其输出电压为输入电压。当t2到来时,给予V2、V3一个导通触发信号,V1、V4关断信号。但由于电感的存在,电流不能突变,此时续流二极管VD2,VD3导通进行续流,输出电压为0。当电流逐渐减小,直至0时,桥臂V1,V4关断,桥臂V2,V3导通,构成一个新的回路,这时输出的电压与输入电压相反,并实现电路的换流[7]。

图3.7 电压型逆变电路

3.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法

正弦脉宽调制法是将每一个正弦周期内的多个脉冲做自然的或者规则的宽度调制,使其调制出相位角和面积等效于正弦函数值的脉冲序列,形成等幅不等宽的正弦化电流输出。3.3.1硬件电路调制法

硬件电路调制法是为了克服等面积法计算繁琐而提出的。当载波信号是等腰三角波,调制信号为正弦波时,得到的波形即为SPWM波。这种方法实现简单,可直接用模拟电路搭建三角载波和正弦调制波发生电路,再使用比较电路来确定它们的交点,得到的波形即为所需要SPWM波。然而实际设计中,要设计一个性能稳定,波形良好纯硬件调制电路是非常困难的。首先一个精确的基准源就有点困难,常采用文氏电桥振荡器,尽管电路简单、起振容易,但输出会有温漂影响,波形失真度会在1.7-2.5%之间。二是要设计一个速度快且线性很好的调制器也不容易,利用SG3525或者LM393做调制器,不但电路复杂而且性能指标也不高。

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三是设计一个大反馈稳压电路比较难。通常情况,用误差放大器做稳压反馈,如果把放大器增益过低,则稳压控制范围就不够大,如果增益高,又很容易出现自激[8]。

3.3.2软件调制法

微机技术的不断发展,使得一些原本只能靠纯硬件做出来的东西依靠编程算法来进行模拟得到,用软件生成SPWM波形就是其中一种。常用的软件生成法可以分规则采样法和自然采样法[9]。

自然采样法实现的形式与硬件电路调制法类似,载波用等腰三角波,调制波用正弦波,在两个波形的自然交点处控制开关器件的通断,这就是自然采样法。其优点是得到的波形最近似于正弦波,但由于波形的交点有任意性,脉冲中心在一个周期内不等距,脉宽表达式是一个超越方程,计算困难,微机难以实时控制。

目前使用比较普遍的是规则采样法。其原理是先用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以两个波形的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SPWM法。当三角波在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样。其主要优点是计算方便,能够在线实时运算。本设计中所使用的SPWM生成就是用这种方法让单片机来实现的[10]。

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第四章逆变电路设计

4.1逆变器主要集成芯片及其功能介绍

4.1.1 SG3525芯片及应用

SG3525脉宽调制器是美国通用电气公司设计的一款产品性能优良、功能齐全的PWM控制芯片,作为SG3524的增强版,更适合于用MOS管作为开关器件的DC/DC变换器。采用新型模拟磁史字混合集成电路,使性能更优异,所需外围器件更少。图4.1为SG3525芯片管脚图,图4.2为SG3525内部电路图。

图4.1 SG3525芯片管脚图

图4. 2 SG3525内部电路图

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表4.1 SG3525各管脚名称及功能

管脚名称管脚功能

误差放大器反向输入端,在闭环系统中,该引脚接反馈信号。在开环系统中,该Inv.input(引脚 1)

端与补偿信号输入端(引脚 9)相连,可构成跟随器。

误差放大器同向输入端,根据需要,在该端与补偿信号输入端(引脚 9)之间接Noninv.input(引脚 2)

入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。

Sync(引脚 3) 振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。

OSC.Output(引脚 4) 同步脉冲输出端,多个芯片同步工作时使用。

CT(引脚 5) 振荡器定时电容接入端, 其取值范围为0.001~0.1pF。

振荡电阻接入端,该阻值决定了内部恒流值对Cr充电。其取值范围为2K到150K,RT(引脚 6)

Rr和Cr越大充电时间越长,反之则充电时间短。

Discharge(引脚 7) Ct的放电时间由5、7两端的死区电阻来决定。

Soft-Start(引脚 8) 软启动电容接入端,通常接一只5pF的软启动电容。

Compensation(引脚9) PWM比较器补偿信号输入端,和1脚间接电阻与电容,构成PI调节器。

Shutdown(引脚 10) 外部关断信号输入端,高电平时控制器输出被禁止。

Output A(引脚 11)输出端 A。引脚 11 和引脚 14 是两路互补输出端。

Ground(引脚 12) 信号地。

Vc(引脚 13) 输出级偏置电压接入端。

Output B(引脚 14)输出端 B。引脚 14 和引脚 11 是两路互补输出端。

直流电源从此端分为两路,一路作为内部逻辑和模拟电路的工作电压;另一路送Vcc(引脚 15)

到基准电压稳压器的输入端,产生5.1V土1的内部基准电压。

Vref(引脚 16) 基准电源输出端。该端可输出5.1V土1%的基准电压作为误差放大的参考电压。

SG3525工作原理如下:

SG3525内置了基准电源,其输出电压波动在1%以内,在误差放大器共模输入电压范围内,无须外接分压电组。此外还增设了同步功能,可以实现多个芯片共同工作,也可以与外部时钟信号同步,使得电路的设计更加灵活[11]。在CT端和RT端之间接入一个电阻,可对死区时间经行控制。使用其内部软启动电路,只需外接一个电容便能实现该功能[12]。

当负载发生变化或者输入电压的升高引起输出电压的升高,这时误差放大器的输出也相

电动车用辅助逆变器的设计方案与实现

电动车用辅助逆变器的设计与实现 摘要: 电动汽车的运行与普通汽车有许多不同, 需要设计安装大量专用辅助设备, 且要求辅助设备结构简单、运行稳定、运行成本低。文章描述了电动车用辅助逆变器的特殊应用环境和工作要求, 提出一种设计思路, 并分别从硬件结构和软件流程两方面介绍系统的构成。关键词: 逆变器SA 4828 芯片脉宽调制CAN 总线 1 引言 目前各种类型的电动汽车发展日新月异, 车辆主动力单元采用的电机和驱动方式各有特色, 但在车用辅助电机的选择上却观点一致, 即充分利用电动车直流母线电压高(通常为300~600 V ) 的特点, 利用辅助逆变器将直流变成三相交流电驱动交流异步电机, 为车上的刹车气泵、液压助力泵、空调压缩机等设备提供动力。在大型电动车上, 驱动这些设备的电机功率在3~10 kW 之间, 采用交流电机可以比同等直流电机成本更低、体积更小、重量更轻, 而且运行噪音小、维护量大大降低。电动车的发展在国外已经进入实际应用阶段, 而国内仍处于开发样车阶段, 多数研发单位只是将通用变频器进行简单改装后作为辅助逆变电源投入使用。这样不仅成本较高, 不能完全适应电动车的实际运行需要, 也不具备CAN 总线通讯能力, 无法参与整车系统的数据通讯。新公布的国家“863 计划”关于电动车发展规划中已经明确规定: 新申报的电动车开发项目必须采用基于CAN 总线的整车通讯控制系统。因此辅助逆变器在提供三相交流电源功能的同时, 系统必须具有CAN 总线通讯接口, 以便参与整车系统的控制。电动车用辅助逆变器的设计必须充分考虑产品的运行环境和负载特点, 简化系统硬件结构, 确保设备运行稳定。从直流输入来看, 电动车动力电池电压有一定的波动范围, 在电量充足时每个电池单体的电压可以达到 1. 45 V 或更高, 随着使用过程中能量的不断输出, 电压会逐渐降低, 达到 1. 2 V 甚至更低。由280 节单体串联成的电池组, 其母线电压通常会在400~330 V 之间浮动, 变化率高达21. 2%。因此逆变器必须能够适应较宽范围内的电压浮动。同时, 作为电源设备, 这种辅助逆变器不仅可以驱动各种三相交流电机, 还可以作为车上的工频电源, 为更多的车载设备服务。因此, 设计开发一种专用的电动车用辅助逆变器, 不仅可适应电动车直流母线电压浮动大的特点, 还可以参与整车控制, 提高系统运行效率、节约能源。 2 系统整体构成设计 完成辅助逆变器的设计必须从其输入?输出要求出发, 做到结构清晰、功能明确。在系统结构上可以将电动车用辅助逆变器按功能分为4 个部分, 如图 1 所示。

毕业论文DCAC逆变器的设计

1 绪论 (1) 1.1 DC/AC逆变器的基本概念 (2) 1.2 逆变器的分类和用途 (3) 1.2.1 逆变器的基本分类 (3) 1.2.2 逆变器的用途 (4) 1.3 DC/AC逆变器的发展背景和发展方向 (4) 1.3.1 DC/AC逆变器的发展背景 (4) 1.3.2 DC/AC逆变器的发展方向 (5) 2 逆变器的主电路研究 (6) 2.1逆变系统基本工作原理 (6) 2.2 SPWM波的生成原理及控制方法分析 (6) 2.2.1 PWM控制的理论基础 (7) 2.2.2 PWM逆变电路及其控制方法 (8) 2.3 逆变器的主电路分析 (10) 2.3.1 低频环节逆变技术逆变器 (10) 2.3.2 高频环节逆变技术 (13) 3 小功率光伏并网系统的逆变器设计 (15) 3.1光伏发电的发展现状及前景 (15) 3.1.1 国外光伏发电现状及前景 (15) 3.1.2 国内光伏发电现状及前景 (16) 3.2 并网逆变器的拓扑 (16) 3.2.1低频环节并网逆变 (17) 3.2.2 高频环节并网逆变 (18) 3.2.3非隔离型并网逆变 (18) 3.3 小功率光伏并网逆变器的设计 (19) 3.3.1 小功率光伏并网逆变器的工作原理 (19) 3.3.2系统控制方案 (20) 3.3.3 TMS320F240软件控制流程 (25) 3.3.4系统保护 (26) 4 光伏并网逆变器的控制策略研究 (28) 4.1 输出控制方式 (28) 4.2 输出电压控制策略 (28) 4.3 输出电流控制策略 (29) 4.4 控制策略的选择和参考电流的确定 (30) 5总结 (32) 1 绪论

低成本车载逆变电源设计

低成本车载逆变电源设计 电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用,其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性,其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。方波逆变是一种低成本,极为简单的变换方式,它适用于各种整流负载,但是对于变压器的负载的适应不是很好,有较大的噪声。 本文依据逆变电源的基本原理,利用对现有资料的分析推导,提出了一种方波逆变器的制作方法并加以调试。 1 系统基本原理 本逆变电源输入端为蓄电池(+12V,容量90A·h),输出端为工频方波电压(50Hz,310V)。其结构框图如图1所示。 图1 方波逆变器的结构框图 目前,构成DC/AC逆变的新技术很多,但是考虑到具体的使用条件和成本以及可靠性,本电源仍然采用典型的二级变换,即DC/DC变换和DC/AC逆变。首先由DC/DC变换将DC 12V电压逆变为高频方波,经高频升压变压器升压,再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压;然后再由DC/AC变换以方波逆变的方式,将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压;再经LC工频滤波得到有效值为220V 的50Hz交流电压,以驱动负载。 2 DC/DC变换 由于变压器原边电压比较低,为了提高变压器的利用率,降低成本,DC/DC变换如图2所示,采用推挽式电路,原边中心抽头接蓄电池,两端用开关管控制,交替工作,可以提高转换效率。而推挽式电路用的开关器件少,双端工作的变压器的体积比较小,可提高占空比,增大输出功率。

图2 DC/DC变换结构图 双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式为 AeAc=Po(1+η)/(ηDKjfKeKcBm)(1) 式中:Ae(m2)为铁心横截面积; Ac(m2)为铁心的窗口面积; Po为变压器的输出功率; η为转换效率; δ为占空比; K是波形系数; j(A/m2)为导线的平均电流密度; f为逆变频率; Ke为铁心截面的有效系数; Kc为铁心的窗口利用系数; Bm为最大磁通量。 变压器原边的开关管S1和S2各采用IRF32055只并联,之所以并联,主要是因为在逆变电源接入负载时,变压器原边的电流相对较大,并联可以分流,可有效地减少开关管的功耗,不至于造成损坏。 PWM控制电路芯片SG3524,是一种电压型开关电源集成控制器,具有输出限流,开关频率可调,误差放大,脉宽调制比较器和关断电路,其产生PWM方波所需的外围线路很简单。当脚11与脚14并联使用时,输出脉冲的占空比为0~95%,脉冲频率等于振荡器频率的1/2。当脚10(关断端)加高电平时,可实现对输出脉冲的封锁,与外电路适当连接,则可以实现欠压、过流保护功能。利用SG3524内部自带的运算放大器调节其输出的驱动波形的占空比D,使D》50%,然后经过CD4011反向后,得到对管的驱动波形的D《50%,这样可以保证两组开关管驱动时,有共同的死区时间。

逆变器毕业设计成果

毕业设计成果(产品、作品、方案) 设计题目: 智能逆变器的设计与制作 二级学院航空电子电气工程学院 专业航空电子信息技术 班级航电1303班 学号 201300023036 姓名唐震 指导老师宋烨 二Ο一五年十二月二十日

诚信声明 本人郑重声明:所呈交的毕业设计,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究所取得的成果。尽我所知,除设计中特别加以标注的地方外,设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名:指导教师签名: 年月日年月日

目录 摘要 (3) 1. 设计任务和设计思路 (4) 1.1 设计意义 (4) 1.2 设计要求 (4) 1.3 设计思路 (4) 1.4 方案选择 (4) 2. 硬件原理及其电路设计 (6) 2.1 CC-PWM变换器的基本原理 (6) 2.2 CC-PWM逆变器的数学模型 (7) 2.3 CC-PWM逆变器的主要控制方法 (9) 2.3.1 滞环电流控制方法 (9) 2.3.2 线性电流控制方法 (9) 2.3.3预测电流控制方法 (10) 2.4 改进型CC-PWM滞环电流控制器设计 (11) 2.4.1 正弦环宽滞环电流控制方案 (11) 2.5 模糊变环宽滞电流控制方案 (11) 2.6 模糊自整定PI控制器设计 (12) 2.6.1 控制方案 (12) 2.6.2 控制器设计 (13) 2.7 基于神经网络的模糊推理自整定PI控制器设计 (13) 2.7.1 控制方案 (14) 2.7.2 控制器设计 (14) 3.电路的制作 (15) 3.1 元器件的选择 (15) 3.1.1 GTR电力晶体管 (15) 3.1.2 MOSFET (15) 3.1.3 通态电阻 (15) 3.1.4 热阻 (16) 3.1.5 输入电容 (16) 3.1.6栅极驱动电压 (16) 3.2 元器件的焊接 (16) 3.2.1 焊接要点 (16) 3.2.2 注意事项 (17) 3.3 电路调试 (17) 3.3.1 检测各个参数点 (17) 3.4成品展示 (18) 设计总结 (19) 参考文献 (20)

车载逆变器设计毕业设计

摘要 车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz 交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。 本文重点对车载逆变器进行研究。将逆变器分为逆变电路,控制系统和滤波电路三个主要部分。 逆变桥采用三相全桥逆变电路,为了简化整个逆变主电路的设计,逆变电路采用了将IGBT单元;驱动电路;保护电路等结合在一起的IPM。控制系统由控制调节器,矫正环节和时间比例控制及脉冲形成环节构成。 本设计具有灵活方便、适用范围广的特点,基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式,具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。 关键词:车载逆变器脉冲调宽保护电路正弦波SG3525A

Abstract 12V DC car inverter can the car into 220V/50Hz AC electronic devices, commonly used in car electronic equipment. Inverter application in daily life is very broad, such as laptop computers, video recorders, and some electric tools. The design of the inverter can be divided into three main parts: the power stage circuit,control system and filtering circuit. Control system consists of PWM generating circuit,compensative circuit,and control regulator. This design has a flexible, applicable to a wide range of features, and can basically meet the practice needs. And the design of high frequency inverter with noise reduction, response speed and the circuit to adjust the flexible advantages. Designed to meet the development trend of miniaturization of the power inverter, lightweight, high-frequency and high reliability, low noise. Keywords:car inverter pulse, width modulated, protection, circuit sine wave, SG3525A

车载逆变电源设计文献综述

《车载逆变电源设计》文献综述 车载逆变电源是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为交流电,供一般电器产品使用,是一种较方便的车用电源转换设备。它是常用的车用汽车电子用品,通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器。比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等,可应用于各个行业领域。以正弦波输出的车载逆变电源可提供不间断的高质量交流电,可适应任何领域,但其技术要求高,电路结构比较复杂。 一、研究意义 笔者认为,研究车载逆变电源有以下意义: 第一,研究车载逆变电源可以广泛用于日常生活、计算机、邮电通信、电力系统和航空航天等领域,它的开发和应用在我们的生活中起着至关重要的作用。 第二,中国进入WTO之后,国内市场私人交通工具越来越多,所以车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器,给人们的生活带来很多的方便,是一种常备的车用汽车电子装备用品。 第三,车载逆变器是一种能够将12V直流电转换为市电相同的220V交流电,供一般电器使用,是一种很方便的车用电源转换器,它在国内外很受欢迎。 第四,正弦波车载逆变电源的发展和应用在节约能源及环境保护方面都具 有深远的意义。 二、资料来源和范围 (一)图书馆馆藏图书 在图书馆馆藏图书M类中搜索到以下相关资料:王兆安,黄俊主编《电力电子技术》;金海明主编《电力电子技术》;邓嘉主编《机电工程》;曹保国主编《电气自动化》等书籍。 (二)期刊数据库检索 主要利用CNKI数据库(china national knowledge infrastructure)。数据库访问地址为:https://www.360docs.net/doc/8f7339996.html,。 在使用上述数据库搜索的过程中,笔者选择中国学术期刊数据库,在“摘要” 字段中,以“车载逆变电源”为关键词进行检索,文章结果显示有71篇相关论文,对笔者有直接参考价值的有:袁义生著《一种高效逆变电源及绿色工作模式的研究》、曹保国著《小功率车载逆变电源的设计》、朱保华著《对车载逆

三相PWM逆变器的设计_毕业设计

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

最常见的车载逆变器电路原理图

最常见的车载逆变器电路原理图见图1。车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分,每部分各采用一只TL494或KA7500芯片组成控制电路,其中第一部分电路的作用是将汽车电瓶等提供的12V直流电,通过高频PWM (脉宽调制)开关电源技术转换成30kHz-50kHz、220V左右的交流电;第二部分电路的作用则是利用桥式整流、滤波、脉宽调制及开关功率输出等技术,将30kHz~50kHz、220V左右的交流电转换成50Hz、220V的交流电。 令狐采学

车载逆变器电路工作原理 图1电路中,由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。由芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路 VD5-VD8、C12等共同组成220V/50kHz高频交流电变换为220V/50Hz工频交流电的转换电路,最后通过XAC插座输出220V /50Hz交流电供各种便携

式电器使用。 图1中IC1、IC2采用了TL494CN(或 KA7500C)芯片,构成车载逆变器的核心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片,其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构,工作温度范围为0℃-70℃,极限工作电源电压为7V~40V,最高工作频率为300kHz。 TL494芯片内置有5V基准源,稳压精度为5 V±5%,负载能力为10mA,并通过其14脚进行输出供外部电路使用。TL494芯片还内置2只NPN功率输出管,可提供500mA的驱动能力。 TL494芯片的内部电路

逆变电源 毕业设计 2008

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。

车载电子逆变器的设计

目录 摘要: (1) 第1章绪论 (3) 1.1逆变器的定义及其应用领域 (3) 1.2逆变技术的发展过程及现状 (4) 1.3 逆变器用功率开关器件 (5) 1.4 逆变器主电路的基本形式及分类 (7) 1.5 本课题研究的目的和任务 (8) 第2章变电源的主电路拓扑结构分析 (9) 2.1 典型主电路拓扑 (9) 2.1.1 推挽逆变主电路 (9) 2.1.2 半桥逆变主电路 (9) 2.1.3 全桥逆变主电路 (10) 2.2 设计指标及要求 (11) 2.3 主电路的研究与设计 (12) 2.3.1 系统的基本原理 (12) 2.3.2 前级升压电路 (12) 2.3.3 输出逆变电路 (15) 第3章控制电路的研究 (17) 3.1 脉宽调制(PWM)技术 (17) 3.2 推挽电路的驱动电路 (17) 3.2.1 KA7500B内部结构 (18) 3.2.2 驱动电路及其他外围电路的研究 (18) 3.3 末级控制输出电路 (21) 3.3.1 驱动信号 (22) 3.3.2 输出欠压、过压和过流保护 (23) 3.3.3 MCS-51外围电路图 (23) 第4章高频变压器的设计 (25) 4.1 磁性原件对电源设计的重要意义 (25) 4.2 应用于开关电源的基本磁学理论 (26) 4.3 推挽变换器中变压器的设计 (29) 4.3.1 变压器工作原理 (29) 4.3.2双极性变压器的计算 (30) 附录 (33) 附录1主程序流程图 (33) 附录2 DC/DC变换电路 (34) 附录3 DC/AC变换电路 (35) 参考文献 (36) 致谢 (37)

车载逆变电源

电力电子技术课程设计 单位:自动化学院 学生姓名:陈建 班级: 0830402 学号: 0435021 指导老师:唐贤伦、罗萍 专业:电气工程与自动化 设计时间: 2007年 7月 重庆邮电大学自动化学院制

目录 一、设计的基本要求 (1) 二、总体方案的确定 (1) 1、总体介绍 (1) 2、经济性好 (2) 三、具体电路设计 (2) 1、系统基本原理 (2) 2、DC/DC变换 (3) 3、DC/AC变换 (5) 4、保护电路设计及调试过程中的一些问题 (7) 5、试验结果及输出波形 (9) 6、功率因素校正 (10) 四、附录 (11) 五、参考文献 (11) 车载逆变电源设计

摘要:本系统是根据无源逆变的实用原理,采用单相全桥逆变电路工作方式,实现把直流电源(12v)转换成交流电源(320V,50HZ),并对负载进行供电。达到的性能要求就是转换出稳定的工频电源,供给给汽车上的一些电器如车灯,音像等使用。 关键字:车载电源逆变保护电路 一、设计的基本要求 在一些交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。通常这些设备工作空间狭小,环境恶劣,干扰大。因此对电源的设计要求也很高,除了具有良好的电气性能外,还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强等特点。针对某种移动设备的特定要求,研制了一种简单实用的车载正弦波逆变电源,采用SPWM工作模式,以最简单的硬件配置和最通用的器件构成整个电路。实验证明,该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点,满足了实际要求。车载逆变器(电源转换器、Power Inverter )是一种能够将DC12V 直流电转换为和市电相同的AC220V 交流电,供一般电器使用,是一种方便的车用电源转换器。车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。在国外因汽车的普及率较高,外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。中国进入WTO 后,国内市场私人交通工具越来越多,因此,车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器,会给你的生活带来很多的方便,是一种常备的车用汽车电子装具用品。通过点烟器输出的车载逆变器可以是20W 、40W 、80W 、120W 直到150W ,功率规格的。再大一些功率逆变电源200W,300W,400W,500W,600W,700W,800W,1000W,1500W 要通过连接线接到电瓶上。 设计汽车逆变电源,提出了一种低成本的方波逆变电源的基本原理及制作方法;介绍了驱动电路芯片SG3524 和IR2110的使用;设计驱动和保护电路;给出输出电压波形的实验结果。 本文阐述了要求非常高的车载电源的设计及实验过程中的一些特殊问题的解决措施,提出了一些新颖的观点。这些观点对以后的电源设计有一定的借鉴作用。

多电平逆变器毕业设计论文

南京工程学院 车辆工程系 本科毕业设计(论文) 题目:多电平逆变器设计 专业:自动化(车辆电子电气)班级: K车电气071 学号: 学生姓名: 指导教师:副教授 起迄日期:2011.2.21~2011.6.10 设计地点:车辆工程实验中心

摘要 近年来在运动控制领域多电平中压变频器的开发研究得到了广泛关注,多电平逆变器使得电压型逆变器的大容量化、高性能化成为可能,具有降低开关管耐压值,减小开关管电压应力,改善输出波形质量,提高系统的电压和功率等级等优点,研究和开发多电平逆变器,无论在技术上还是在实际应用上都有十分重要的意义。所以多电平技术由于越来越广泛的应用于高压大功率领域。目前,在高压大功率领域中,二极管箝位型三电平变换器是研究最多,应用最广的一种多电平拓扑结构。[1] 本文主要对二极管箝位型三电平逆变器进行研究,以此拟作为今后进一步研究的基础。 论文首先详细地介绍了三电平逆变器的工作原理,并在此基础上详细分析了其特性,综合比较了多电平逆变电路三种典型拓扑结构的优缺点。 然后,研究了三电平逆变器空间电压矢量调制技术的基本原理,分析了空间电压矢量调制算法相对于其它方法的优点。详细分析了空间电压矢量调制算法,并给出PWM波的计算公式和开关动作次序。对开关矢量的作用顺序作了有利于中点电压控制的优化,使仿真和实现都比较容易。 最后,分析了三电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题的产生。介绍了一种实现中点电压平衡的理论。提出了一种基于MATLAB的建模方法,并通过MATLAB/SIMULINK仿真结果验证了该方法的正确性。采用MATLAB/SIMULINK仿真软件对所推导的三电平逆变器SVPWM调制算法进行了仿真分析,证明了该调制算法的正确性。并与两电平SVPWM调制算法的仿真进行了比较,进一步证明了三电平SVPWM调制算法在谐波抑制和减小器件开关损耗方面的优越性。 关键词:多电平逆变器;空间矢量脉宽调制;中点平衡;MATLAB/SIMULINK仿真

车载逆变器原理图详解

2008年05月05日09:15 一市场上常见款式车载逆变器产品的主要指标 输入电压:DC 10V~14.5V;输出电压:AC 200V~220V±10%;输出频率:50Hz±5%;输出功率:70W ~150W;转换效率:大于85%;逆变工作频率:30kHz~50kHz。 二常见车载逆变器产品的电路图及工作原理 目前市场上销售量最大、最常见的车载逆变器的输出功率为70W-150W,逆变器电路中主要采用TL494或KA7500芯片为主的脉宽调制电路。一款最常见的车载逆变器电路原理图见图1。 车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分,每部分各采用一只TL494或KA7500芯片组成控制电路,其中第一部分电路的作用是将汽车电瓶等提供的12V直流电,通过高频PWM (脉宽调制)开关电源技术转换成30kHz-50kHz、220V左右的交流电;第二部分电路的作用则是利用桥式整流、滤波、脉宽调制及开关功率输出等技术,将30kHz~50kHz、220V左右的交流电转换成50Hz、220V的交流电。 1.车载逆变器电路工作原理 图1电路中,由芯片IC1及其外围电路、三极管VT1、VT3、MOS功率管VT2、VT4以及变压器T1组成12V直流变换为220V/50kHz交流的逆变电路。由芯片IC2及其外围电路、三极管VT5、VT8、MOS功率管VT6、VT7、VT9、VT10以及220V/50kHz整流、滤波电路VD5-VD8、C12等共同组成220V/50kHz高频交流电变换为220V/50Hz工频交流电的转换电路,最后通过XAC插座输出220V/50Hz交流电供各种便携式电器使用。 图1中IC1、IC2采用了TL494CN(或KA7500C)芯片,构成车载逆变器的核心控制电路。TL494CN是专用的双端式开关电源控制芯片,其尾缀字母CN表示芯片的封装外形为双列直插式塑封结构,工作温度范围为0℃-70℃,极限工作电源电压为7V~40V,最高工作频率为300kHz。 TL494芯片内置有5V基准源,稳压精度为5 V±5%,负载能力为10mA,并通过其14脚进行输出供外部电路使用。TL494芯片还内置2只NPN功率输出管,可提供500mA的驱动能力。TL494芯片的内部电路如图2所示。 图1电路中IC1的15脚外围电路的R1、C1组成上电软启动电路。上电时电容C1两端的电压由0V逐步升高,只有当C1两端电压达到5V以上时,才允许IC1内部的脉宽调制电路开始工作。当电源断电后,C1通过电阻R2放电,保证下次上电时的软启动电路正常工作。IC1的15脚外围电路的R1、Rt、R2组成过热保护电路,Rt为正温度系数热敏电阻,常温阻值可在150 Ω~300Ω范围内任选,适当选大些可提高过热保护电路启动的灵敏度。 热敏电阻Rt安装时要紧贴于MOS功率开关管VT2或VT4的金属散热片上,这样才能保证电路的过热保护功能有效。 IC1的15脚的对地电压值U是一个比较重要的参数,图1电路中U≈Vcc×R2÷ (R1+Rt+R2)V,常温下的计算值为U≈6.2V。结合图1、图2可知,正常工作情况下要求IC1的15脚电压应略高于16脚电压(与芯片14脚相连为5V),其常温下6.2V的电压值大小正好满足要求,并略留有一定的余量。 当电路工作异常,MOS功率管VT2或VT4的温升大幅提高,热敏电阻Rt的阻值超过约4kΩ时,IC1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平,IC1的3脚也随即翻转为高电平状态,致使芯片内部的PWM 比较器、“或”门以及“或非”门的输出均发生翻转,输出级三极管

小功率单相逆变电源毕业设计

德州职业技术学院 毕业设计(论文) (2012届毕业生) 题目小功率单相逆变电源的设计制作 指导教师张洪宝 系部电子与新能源工程技术系 专业应用电子技术 班级09级应用电子技术 学号 200902050124 姓名张艳霞 2011年 9月 19 日至 2011年 11月 18日共 9 周

该设计主要应用电力电子电路技术和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KA7500B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

The main application of power electronic circuit design technology and switching power supply circuit technology knowledge. Involves analog integrated circuits, power supply integrated circuits, DC circuit, the switching regulator circuit theory, make full use of the chip KA7500B fixed frequency pulse width modulation circuit and FET (N-channel enhancement mode MOSFET) switching speed, no second breakdown, thermal stability, good benefits and the modular design of the circuit. The inverter main components: DC / DC circuit, input over-voltageprotection circuit, output over-voltage protection circuit, overheat protection circuit, DC / AC conversion circuit, oscillation circuit, full-bridge circuit. In the work of continuous output power of 150W, with a normal light work, output overvoltage protection, input over-voltage protection and thermal overload protection. The power of the relatively low manufacturing cost, practical, and a variety of portable electronic devices can be used as a common power supply. Keywords: thermal protection; over-voltage protection; integrated circuits; oscillation frequency; pulse width modulation

车载逆变电源设计

1.系统设计 1.1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。 1.2总体设计方案 1.2.1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。 1.2.2方案论证与比较 1. 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。 2.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。 1.2.3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。

逆变电源毕业设计(论文)

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).

DC-AC车载逆变器设计与实现

编号 201103222011024120 南京航空航天大学金城学院 毕业设计 题目DC-AC车载逆变器设计与实现 学生姓名施坜圆 学号2011024120 系部自动化系 专业自动化 班级20110322 指导教师朱海霞副教授 二〇一五年五月

南京航空航天大学金城学院 本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)(题目:DC-AC车载逆变器设计与实现)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知,除了毕业设计(论文)中特别加以标注引用的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 作者签名:施坜圆2015年5月16日 (学号):2011024120

毕业设计(论文)报告纸DC-AC车载逆变器设计与实现 摘要 车载逆变器是将汽车中的蓄电池转换成日常使用的220V/50Hz的交流电,供人们随身携带的电子产品如笔记本、ipad等使用。目前市场上大多的车载逆变器都为方波或者是修正弦波,少数为正弦波逆变器,但其价格非常昂贵。正弦波逆变弥补了方波逆变的不足,适合各类的负载,并且对电子产品本身的影响也相对较小。 本设计基于开关电源技术和电力电子技术,采用二次逆变的方式设计。前级采用SG3525芯片,将SG3525产生的PWM信号控制场效应管的开关,再经EE55高频变压器将12V的低压直流电升压至360V的高压交流电,通过整流滤波得到高压直流电。后级采用EG8010和IR2110芯片,通过EG8010输出的SPWM信号控制开关管的导通,通过取样电阻电压反馈,经过LC工频滤波及相应的输入输出电压保护,最后得到稳定标准的正弦波。 关键字:车载逆变器,正弦波逆变器,SPWM直流电源式逆变器,EG8010

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