单相正弦波变频电源设计
SPWM实现单相正弦波变频电源设计
关键词 ： 单相 ； 变频 ；Ｐ Ｓ ＷＭ； ． －计 ￣
中图分类号 ：Ｍ３４１ Ｔ ４．
一
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ １８ ８ （ ０ ０ ０ — ０ ６ ０ １７ — ０ ９ ２ １ ）３ ０ ３ —２ 流输出 ， 所以逆变 电路是技术核心 。
的子程序判断是否超过额定值 ，从而判断是否做断电保护操作 ；
测频模块功能是 ： 取输 出电压信号经过单稳 电路形成与输 出电压
… 《 国大学生电子设计竞赛获奖作品选编》 １ 全 第一届—— 第
五届． 北京理 工大学 出版社
频率相同的方波信号 ， 然后 由“ Ｃ Ｕ” 主 Ｐ 中的测频子程序对其进行
法》 将维修基金定位成 以业主大会 为受益人 的信托基金 。哒 种信 托管理模式不失为专项维修资金保值增值的较好途径。
（ ） 一 保障物业共用部分得到及 时充分维修 。 如何保障物业共
用部分得到及时充分维修 ，专项维修资金 的管理模 式至关 重要 ，
特别要看 由什么机构掌握维修资金 的使用权 、 审批权 。有人提 出
择。
［］星波 ． 专项维修资金 管理构 想【． ４ 房屋 Ｊ 现代 物业，０９（ ： 】 ２０；） ９
５￣３ ２ ５
（ ） 二 保障专项维修资金安全 ， 实现保值增值 。我 国住宅专项
一 —－
｝ －４ － 一 －－ ＋ － ４ －（ — －－－ ， ＋ 一＋ －
（ 上接 第 ３ ６页）３ 控制 系统设计 。 、 控制系统部分是由“ Ｃ Ｕ” 主 Ｐ 来 完成工作的 ， 其功能模块 主要包括 用于人 机对话 功能的键盘与显
单相正弦波逆变电源设计原理
单相正弦波逆变电源设计原理逆变拓扑结构主要有全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑和H桥逆变拓扑等。
其中，全桥逆变拓扑是应用最广泛的一种结构。
其基本原理是通过四个功率开关器件（IGBT、MOSFET等）将直流电源分别与交流负载的两端相连，通过对这四个开关器件进行不同的控制，实现正负半周期交替地对交流负载端进行开关切换，从而输出正弦波形的交流电信号。
控制策略是逆变电源设计中的关键，其主要目标是根据输入直流电源电压的大小和方向，调整开关器件的通断时间，使输出交流电信号能够呈现出正弦波形。
常见的控制策略包括PWM控制策略和SPWM控制策略。
其中，PWM（脉宽调制）控制策略通过对比输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间比例，以保证输出电压信号的波形准确度。
SPWM（正弦PWM）控制策略则通过比较输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间点，以保证输出电压信号的谐波失真程度较小。
滤波电路是为了进一步提高逆变电源输出电压信号的波形质量，减小谐波失真。
其主要由电感、电容等元件组成。
一般而言，设计中采用LC滤波器结构来实现对输出正弦波形谐波成分的滤除。
滤波器的参数选择与设计是设计过程中的关键环节，通过合理选择滤波器的参数可以实现输出电压稳定，谐波失真小的效果。
此外，逆变电源设计中还需要考虑过温保护、过压保护、过流保护等安全措施，以保证电源的稳定性和可靠性。
这些保护功能通过在逆变电源系统中加入温度传感器、电流传感器以及相应的控制电路来实现。
总之，单相正弦波逆变电源的设计基于逆变拓扑结构、控制策略和滤波电路的原理，通过合理的参数选择和安全措施的设计，可实现稳定、可靠、高质量的正弦波形交流电信号输出。
单相正弦波变频电源设计开题报告
毕业设计（论文）开题报告单相正弦波变频电源设计
系部：
专业：
学生姓名：
指导教师：
开题时间：2012 年3月26 日
一、总体说明
在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。
二、开题报告内容
1．毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势
2．课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）
3．完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施
4．毕业设计（论文）实施计划(进度安排)
5．参考文献
三、撰写要求
1．报告字数不少于3000字
2．报告内容一律用A
纸打印
4
3. 上交时间为毕业设计第三周周末。
单相正弦波变频电源设计
方案三：以单片机为控制核心，用顺序查表的方法将整个正弦波波形数据 顺序的经 DA 输出。此方案硬件稍微复杂，但其编程易于实现，且我们本身对 430 单片机有一定的认识，易于上手，经 DA 输出即可得到频率可控，且精度较高的 正弦信号。
考虑所生成信号的频率较低（20--100Hz），由于单片机+DA 生成波形的方案 易于实现，所以决定采用方案三，生成 SPWM 信号。
2、驱动电路的选择 方案一 采用集成半桥驱动芯片 集成半桥驱动芯片采用自举电容对高边 MOS 管进行驱动，如 IR 公司的
IR2110，采用该方案只需在芯片外围接少量元件就能完成一个半桥的驱动，简化 电路，便于调试，工作可靠性高。缺点是成本较高。
桥式电路，这种电路的优点有，所选用的功率管的耐压比推挽式降低一半，功率 管的存储时间对电路工作影响不大，变压器不需要中心抽头。易于实现 SPWM 波
的控制。
（3）保护电路设计 过流保护电流如图所示，Switch 端接单片机，继电器触点串接于主电路中，
当单片机检测到主电路电流大于 2A 时，输出高电平使三极管导通，断开继电器 常闭触点，切断主电路，起到保护作用，提高系统的安全性。
可使测量仪表和保护装置标准化，使二次设备结构轻巧，价格便宜； 使二次回 路不受一次回路限制，接线灵活，维护、调试方便；使二次与一次高压部分隔离， 且二次可设接地点，确保二次设备和人身安全。因此，我们采用这种方案 。
4、输入输出方案 由于本题目对输入要求较低，只要求输出目标频率的正弦波，我们采取了
单相正弦波变频电源
（D题）单相正弦波变频电源摘要本设计电路使用NE5532组成一个文氏电桥振荡器，它的特点是起振容易，波形失真很小，频率也很稳定，其震荡频率由电阻电容决定，当电容选定为标准的的104时，电阻为时频率刚好为50HZ左右。
用一个可调电位器作为反馈调节电位器，可以调节振荡器输出的正弦波的幅度，从振荡器出来的正弦波分成4路，2路进入由2个NE5532组成的精密整流电路变成馒头波；2路进入由两个NE5532组成的同步波发生电路变成方波。
本设计的载波振荡器的核心是一块NE555时基电路.它实际上是一个高线性度的三角波发生器,三角波频率由电阻电容决定，当三角波的频率约为20K,能满足SPWM调制电路的要求.为确保三角波的线性度,由三极管为电容充放电回路组成恒流源.三角波信号经三极管的射极输出,分别送到SPWM调制器的同相端和反相端.调制电路实际上是为电压比较器,它把20K的三角波信号和100HZ的馒头波信号进行比较,在两个运放的输出端分别输出二路极性相反的SPWM信号。
关键词：SPWM波文氏电桥 H桥目录摘要...................................................... (2)目录........................................................ .. (3)1 设计任务与要求........................................................ .. (4)设计任务........................................................ (4)设计要求........................................................ (4)2 方法比较与论证........................................................ .. (4)方案设计........................................................ (4)方案论证........................................................ (4)方案对比........................................................ (4)3 硬件设计........................................................ (5)文氏电桥振荡器........................................................ .. (5)精密整流电路、加法电路........................................................ ..5SPWM波发生器、同步波发生电路 (6)时序电路 (7)H桥逆变电路 (7)过流保护电路....................................................... .. (8)电源电路........................................................ (8)4 系统测试与调试........................................................ (9)信号板电路的调试........................................................ .. (9)接上H桥联调........................................................ .. (9)5 设计总结........................................................ .. (10)1、设计任务与要求设计任务设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。
基于DSP的单相正弦波变频电源设计与应用
中图分类 号 ：Ｔ Ｎ ８ ６
文 献பைடு நூலகம் 识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ － ０ ０ ４ ８ — ０ ３
１ 概述
１ ． １ 问题 的提 出
动条 件 。但 目前 使用 的 电动凿 岩机 也有 明显 缺 点 ：对 同 样 硬 度 的岩石 ，它 的转 速 只有气 动 凿岩 机 的５ ０ ％ ￣６ ０ ％ 。 目前 大 多数 电动 设备 直接使 用 交流 工频 电源 （ ５ ０ Ｈ Ｚ ）， 不能随着工作环境 （ 岩石硬度、钻孔孔径、深度）改变 输 出转矩 、转 速 ， 因此工 作效 率较 低 。为此 ，本文 采用 德州 仪器 公 司的Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ２ ４ ０ ７ Ｄ Ｓ Ｐ 处理器 设 计一 种新 型 的 ５ Ｋ Ｖ Ａ 单 相 正弦 波 变 频 电源 ，通 过 输 出可 程 控 的 交流 电
较好 的稳 定性和较 强 的抗干 扰能力 。 ２ ． ２ 硬 件 系统 结构
本 文 设 计 变 频 电源 的 硬 件 系 统 以 Ｔ ｌ 公 司 的 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ４ ０ ７ Ａ 型Ｄ Ｓ Ｐ 为 控 制 芯 片 ， 由主 电路 、保护 电 路 、控制 电路等组 成 ，其 原理 结构 图如 图 １ 。
关 鎏 笔 关 … …
及 粪 量 输 械 矿 山 械 的 走 、 车 液 压
。
。
统 鬲 箍 工 赢 压 菠 ＿ Ｉ 苫 举 美 主 高
关 ， 羹 誊 为 孥 ． 磐 山 萄 南 而 ／ 手 量 进 行 制 动 时 ， 制 动 灯 开 关 接 通 制 动 灯 ， 发 出 ： Ⅲ 芜 盂 妻
酬
至 蒲
一种新颖的单相正弦波变频电源
一种新颖的单相正弦波变频电源一种新颖的单相正弦波变频电源苏发军张兵陈培巾贵州电子信息职业技术学院电子培训班第4组100041号摘要本文提出了一种不使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片，而实现单相正弦波变频的电源设计方案，其输出为（20－100）Hz 的单相对称交流电。
该系统具有如下特色：（1）为了保证系统输入电压的调整率，在整流电路与逆变器之间设计了Buck 电路，保证了直流母线电压的稳定；(2)为了在改变输出频率时，保持单相正弦参考信号的幅度稳定，且设有自动增益控制；(3)为了在变频、改变输入电压、改变负载过程中，保证输出电压稳定，采用反馈控制。
经实验观察，输出正弦波质量高，失真度小于5％，输出电压稳定可靠。
关键词单相正弦波变频；自动增益控制；独立反馈。
目录1.系统设计 (1)1.1设计要求 (2)1.1.1设计任务 (3)1.2方案比较 (3)1.2.1总体思路 (4)1.2.2单元电路的设计 (5)2.元器件选择及参数的分析与计算 (6)2.1系统调试记录表如下： (6)2.2.2元器件清单表……………………………………………………………… (7)2.2.3参考文献: (8)3.结束语: (8)3.1附图： (9)1. 引言变频电源在各行各业的应用日益广泛，目前，工程实际中应用最多的是一种称之为SPWM（正弦波脉宽调制）法的变频电源。
SPWM 技术是一种调制信号正弦化的PWM 技术，与直流变换电路的PWM 技术相比，区别仅在于调制信号（控制信号），在DC/DC电路中，控制信号只有幅值和极性的变化，但是在DC/AC 电路中，控制信号变成幅值和频率均可变化的周期信号，如何利用硬件或硬、软件相结合的办法经济﹑实用的实现高性能的SPWM 控制策略，便成了人们现在需要解决的问题。
随着集成技术的发展，目前市场上已经有了专用的单片机和专用的大规模集成电路，例如HEF4752，SA4828，SLE4520 等等，而且还会有一些新的芯片不断面世，但其价格一般都比较昂贵，硬件投资大，本文介绍一种新颖的单相正弦波变频电源的设计方法，该方法不使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片，并且能够满足：（1）频率在（20Hz～100Hz）范围内可调，且输出电压有效值为15V～36V的可调单相交流电。
单相正弦波逆变电源-设计
单相正弦波逆变电源-设计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 SPWMAbstract: 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 ofpush-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目录1.系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.2总体设计方案 (4)1.2.1设计思路 (4)1.2.2方案论证与比较 (5)1.2.3系统组成 (8)2.主要单元硬件电路设计 (9)2.1DC-DC变换器控制电路的设计 (9)2.2DC-AC电路的设计 (10)2.3 SPWM波的实现 (10)2.4 真有效值转换电路的设计 (11)2.5 保护电路的设计 (12)2.5.1 过流保护电路的设计 (12)2.5.2 空载保护电路的设计 (13)2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 (14)2.5.4 电流检测电路的设计 (15)2.6 死区时间控制电路的设计 (15)2.7 辅助电源一的设计 (15)2.8 辅助电源二的设计 (15)2.9 高频变压器的绕制 (17)2.10 低通滤波器的设计 (18)3.软件设计 (18)3.1 AD转换电路的设计 (18)3.2液晶显示电路的设计 (19)4.系统测试 (20)4.1测试使用的仪器 (20)4.2指标测试和测试结果 (21)4.3结果分析 (24)5.结论 (25)参考文献 (25)附录1 使用说明 (25)附录2 主要元器件清单 (25)附录3 电路原理图及印制板图 (28)附录4 程序清单 (39)1.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输入单路12V直流，输出220V/50Hz。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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；IGBTAbstractWith 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目录摘要 (I)Abstract (II)1. 概述 (1)1.1 逆变技术简介 (1)1.2 逆变器分类 (1)1.3 逆变技术的优越性 (1)1.4 逆变电源的性能 (2)1.5 逆变电源研究的技术现状 (2)1.6 逆变电源技术研究的发展趋势 (3)1.7 本文所做工作 (4)2. 逆变电路的基本理论 (6)2.1 逆变电路的基本工作原理 (6)2.2 电压型逆变电路 (6)2.2.1半桥逆变电路 (7)2.2.2全桥逆变电路 (8)2.2.3带中心抽头变压器的逆变电路 (11)2.3 IGBT有关知识 (11)2.3.1IGBT的工作原理 (12)2.3.2IGBT特性与参数特点 (12)2.3.3IGBT的保护 (15)3. SPWM波形工作原理 (16)3.1 PWM概述 (16)3.2 PWM波形原理 (16)3.3 SPWM的波形产生方法 (20)3.3.1硬件调制法 (20)3.3.2低次谐波消去法 (20)3.3.3软件生成法 (20)4. 系统硬件设计 (23)4.1 系统总体结构设计 (23)4.2 系统主电路设计 (24)4.2.1主电路分析 (24)4.2.1整流、滤波电路设计 (25)4.2.2IGBT的主电路 (26)4.2.3输出滤波环节 (30)5. 系统软件设计 (33)5.1 SPWM波形的实现方法 (33)5.2 软件设计流程图 (34)结论 (36)致谢.......................................... 错误!未定义书签。
参考文献...................................... 错误!未定义书签。
附录程序清单. (37)1. 概述逆变器是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, IGBT、功率MOSFET模块等)的开通与关断作用，把直流电能变换成交流电能，因此是一种电能变换装置。
逆变电源是逆变器的一种，并已广泛应用于通讯、军事、医疗、航空航天等各个领域[1]。
1.1 逆变技术简介采用逆变技术可获得不同的稳定或变化形式的电能，其具体应用有:(1) 将蓄电池的直流电逆变为交流电，如不间断电源(UPS)、应急灯电源、通用逆变电源等。
(2) 获得可变频率的交流电源，应用于交流电动机变频调速等；同时还可以实现电动机制动再生能量回馈。
(3) 利用感应涡流产生热量，如中频炉和高频感应加热。
(4) 其它如弧焊电源、通信开关电源、变频电源、医用电源、化学电源、汽车电源等[2]。
1.2 逆变器分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类，其主要的分类方式如下:(1) 按逆变器输出交流的频率，可以分为工频逆变、中频逆变和高频逆变。
工频逆变一般指50～60Hz；中频逆变一般为400Hz到十几kHz；高频逆变则一般为十几kHz 到MHz。
(2) 按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。
(4) 按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。
(5) 按逆变主开关器件的类型，可分为GTO逆变、GTR逆变、功率MOSFET逆变、IGBT逆变，等等。
(6) 按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。
(7) 按直流输入波形和交流输出波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。
(8) 按控制方式可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。
(9) 按逆变开关电路的工作方式，可分为谐振式逆变、定频硬开关式逆变和定频软开关式逆变。
1.3 逆变技术的优越性(1) 灵活调节输出电压或电流的幅度和频率。
(2) 将蓄电池中的直流电转换成交流电或其它形式的直流电。
(3) 明显的减小用电设备的体积和重量。
(4) 高效节能。
(5) 动态响应快、控制性能好、电气性能指标好。
(6) 保护快。
1.4 逆变电源的性能逆变电源的性能指标很多，包括：(1) 稳态精度；(2) 动态性能，其中最重要的是输出信号的波形质量。
在正弦波逆变电源中，引起输出波形畸变的因素多样，如何实现输出信号无误差的跟踪输入参考信号，提高稳态精度，此为问题之一；当负载切换或者变化、存在扰动输入时，如何实现输出信号快速达到稳态，此问题之二。