无工频变压器的逆变电源设计
IGBT单相半桥无源逆变电路设计
《单片机技术》课程设计说明书模板IGBT单相半桥无源逆变电路设计院、部：电子与信息工程学院学生姓名：指导教师：职称：博士专业：自动化班级：完成时间： 2013年5月20日摘要本次课程设计的题目是IGBT单相半桥无源逆变电路设计，同时设计相应的触发电路。
根据电力电子技术的相关知识，单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路，与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。
当交流侧接在电网上，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相接时，称为无源逆变，逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。
本次设计中主要由交流电源，整流，滤波和半桥逆变电路四部分构成电路的主电路，驱动电路和驱动电源构成指挥主电路中逆变桥正确工作的控制电路。
设计中使用到的绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor）,英文简写为IGBT。
它是一种典型的全控器件。
它综合了GTR和MOSFET的优点，因而具有良好的特性。
现已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。
本文对使用的IGBT单相半桥无源逆变电路进行了波形的仿真和分析。
关键词：IGBT;单相半桥；无源逆变ABSTRACTThe course design is the subject of IGBT single-phase half-bridge passive inverter circuit design, while the design of trigger circuit corresponding. According to the related knowledge of power electronics technology, single-phase bridge inverter circuit is a circuit common, compared with the rectifier circuit, the DC to AC inverter circuit become. When the AC side is connected to the power grid, called active inverter; when the AC side directly and load connected, called passive inverter, the inverter circuit is widely applied in real life.This design is mainly composed of AC power, rectifier, filter and half-bridge inverter circuit four parts of the main circuit circuit, driving circuit and power supply control circuit in the main circuit of inverter bridge command work properly. Insulated gate bipolar transistor to use in design (Insulated-gate Bipolar Transistor), the English abbreviation for IGBT. It is a typical control device. It combines the advantages of GTR and MOSFET, which has a good characteristic. Has now become the leading device, high power electronic equipment. This paper analyzed and simulated waveforms of IGBT single-phase half-bridge inverter circuit using passive.Keywords:IGBT; single-phase half-bridge; passive inverter第一章 系统方案设计及原理1.1 系统方案系统方案如图1所示，在电路原理框图中，交流电源、整流、滤波和半桥逆变电路四个部分构成电路的主电路，驱动电源和驱动电路两部分构成指挥主电路中逆变桥正确工作的控制电路。
基于脉宽调制器SG3525的一种新型车载电源设计
第30卷 第2期2007年4月电子器件Ch inese Jou r nal Of Elect ro n DevicesVol.30 No.2Ap r.2007Design f or a N e w Type of Automotive Pow er Supply B ased on SG 3525L I Guo 2bi n(Vocati onal Coll ege of L i aoni ng Technical Uni versit y ,Fu xi n L i aoni ng 123000,Chi na )Abstract :It i nt roduce s a met hod of how t o design a new t ype of t he auto moti ve power supply based o n t he pul se wi dt h modulator S G 3525.The f ramework of t he el ect ri cal circuit of t he a utomotive power supply is presented and t he most of it s f unctions are anal yzed.The pul se widt h modulator SG3525has been used in va rious areas for i t s functions such as locking for t he lack of pressure ,closing syst em faul t ,soft sta rting ,delayi ng PWM drive a nd so on.The device i nt roduced ca n t ransform 12V DC int o 220V/50Hz AC by ma king use of si ne pul se wi dt h modul ati ng signals produced by t he SG3525.K ey w or ds :automot ive power suppl y ;pul se wi dt h modul ator ;i nve rter EEACC :8110;8520基于脉宽调制器SG 3525的一种新型车载电源设计李国彬(辽宁工程技术大学职业技术学院,辽宁阜新123000)收稿日期622作者简介李国彬(62),副教授,工程硕士,主要研究方向为计算机技术教学与研究,j j_@63摘 要:介绍了一种新型的基于脉宽调制器S G 3525芯片的车载电源的设计.给出了车载电源设计的系统结构图,并分析了其中主要部分的功能.脉宽调制器SG 3525具有欠压锁定、系统故障关闭、软起动、延时PWM 驱动等功能,因而得到广泛应用.该电源利用脉宽调制器芯片SG3525产生正弦脉宽调制信号,实现了由直流12V 到交流220V/50Hz 的转换.关键词:车载电源;脉宽调制器;逆变器中图分类号:TN 609 文献标识码:B 文章编号:100529490(2007)022******* 电子技术在汽车工业中占有非常重要的地位.它可满足现代化车辆在燃油经济性、安全性、舒适性和动态驾驶等方面的要求.而汽车用的直流电压一般为12V ,这已远远不能满足人们使用诸如便携式电脑等现代化电子设备的要求.因此,能把直流12V 电压转换成交流220V/50Hz 的车载电源的研制日益引起人们的重视.而传统的车载电源一般采用逆变器加工频变压器的方案,其缺点是体积大、效率低.随着新型电力电子器件和电力电子技术的发展,采用高频链的方案来实现无工频变压器的逆变电路,可以很好地解决传统车载电源存在的问题,该电源利用脉宽调制器芯片S G 3525产生正弦脉宽调制信号,实现了由直流12V 到交流220V/50Hz 的转换,同时能保证车载电源的输出电压更稳定、更平滑1 脉宽调制器S G 3525介绍1.1 S G 3525结构框图要想利用脉宽调制器S G 3525实现SPWM 控制信号的输出,必须首先了解该芯片.S G 3525是定频PWM 电路[1],采用16引脚标准D IP 封装.其各引脚功能如图1(a )所示,内部框图如图1(b )所示.(a )S G 3525的引脚8:2000407:194s lig uo bin 1.co m..(b)内部框图图1 S G 3525引脚功能及内部框图1.2 SG 3525引脚功能说明直流电源V s 从脚15接入后分两路,一路加到或非门;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生稳定的+5V 基准电压.+5V 再送到内部(或外部)电路的其它元器件作为电源.振荡器脚5须外接电容C T ,脚6须外接电阻R T .振荡器频率f 由外接电阻R T 和电容C T 决定,f =1.18/R T C T .逆变桥开关频率定为10k Hz ,取C T =0.22μF ,R T =5k Ω.振荡器的输出分为两路,一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门;另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端,比较器的反向输入端接误差放大器的输出.误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较,输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲,再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端.或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波.双稳态触发器的两个输出互补,交替输出高低电平,将PWM 脉冲送至三极管V 1及V 2的基极,锯齿波的作用是加入死区时间,保证V 1及V 2不同时导通.最后,V 1及V 2分别输出相位相差180°的PWM 波[2].2 车载电源电路结构设计与功能分析2.1 电源电路结构了解了脉宽调制器SG3525功能之后,我们可以设计如图2所示的车载电源结构示意图.12V 直流电压经过高频逆变和高频整流,得到一个符合要求的35V 直流电压,该部分的控制信号由TL 芯片产生,再经过全桥DC/A C 逆变电路,得到220V/50Hz 交流电压输出[3].对于整个系统而言,逆变电路能否正常工作决定了整个系统能否正常运行.所以设计的重点放在逆变器的控制和检测上.为保证系统可靠运行,防止主电路对控制电路的干扰,采用主、控电路完全隔离的方法,即反馈信号和辅助电源用变压器隔离,驱动信号用光耦隔离等.图2 车载电源结构示意图2.2 正弦脉宽调制信号SPWM 的产生如果想要得到正弦电压的输出,就要使逆变电路的控制信号以SPWM 方式控制功率管的开关,得到的脉冲方波输出再经过滤波就可以得到正弦输出电压[4].本系统方案通过S G 3525来实现输出正弦电压,首先要得到SPWM 的调制信号.要想得到SP WM 调制信号,必须要有一个幅值在1～3.5V 且按正弦规律变化的馒头波,将它加到S G 3525脚2,并与锯齿波进行比较,来得到正弦脉宽调制波,实现SPWM 的控制电路框图如图3(a )所示,实际电路各点的波形如图3(b)所示.由图3可知,基准50Hz 的方波由555芯片生成,用来控制输出电压有效值和基准值比较所产生的误差信号,使其转换成50Hz 的方波,再经过低频滤波,以得到正弦的控制信号.当电源输出电压发生变化时,会改变正弦信号的幅值,使得S G 3525输出脉宽也跟着发生相应的变化,于是就构成了一个闭合的反馈回路,能有效地来稳定输出的波形[5],以达到输出波形的要求.()S WM 控制电路框图584第2期李国彬:基于脉宽调制器S G 3525的一种新型车载电源设计80494a P(b )SPWM 电路主要节点的波形图3 控制电路框图及各点波形2.3 过电流保护电路设计在过电流保护电路设计中,采用电流互感器作为电流检测元件,利用其具有足够快的响应速度,能够在IG B T 允许的过流时间内将其关断特点,起到保护作用[6].参见车载电源结构示意图2,过流保护信号取自C T 2,经分压、滤波后加至电压比较器的同相输入端,如图4所示.当同相输入端过电流检测信号比反相输入端参考电平高时,比较器输出高电平,使D 2从原来的反向偏置状态转变为正向导通,并把同相端电位提升为高电平,使电压比较器一直稳定输出高电平.同时,该过电流信号还送到S G 3525的脚10.当SG 3525的脚10为高电平时,其脚11及脚14上输出的脉宽调制脉冲就会立即消失而变成零[7].图4 过电流保护电路示意图2.4 驱动电路的设计在设计驱动电路时既要考虑在功率管需要导通时,能迅速地建立起驱动电压,又要考虑在需要关断时,能迅速地释放功率管栅极电容上的电荷,拉低驱动电压[8]具体驱动电路如图5所示其工作原理是()光电耦合器原边有控制电路的驱动脉冲电流流过时,光电耦合器导通,Q 的基极电位迅速上升,致使D 2导通,功率管的栅极电压上升,功率管导通;(2)光电耦合器原边没有控制电路的驱动脉冲电流流过时,光电耦合器截止,Q 1的基极电位拉低,而此时功率管栅极上的电压仍为高,致使Q 1导通,功率管的栅极电荷通过Q 1及电阻R 3迅速释放,功率管迅速截止关断.(3)此外还要注意对功率管的保护,在功率管源极和漏极之间加一个缓冲电路以避免过高的正、反向电压损坏功率管.图5 驱动电路示意图3 实验与结论结合电路设计分析,可对实验样机进行实验测试,其额定输出功率为500W ,滤波器参数取L =3m H ,C =2.2μF ,样机在带负载情况下运行时,输出电压波形如图6所示,输出电压比较稳定,其幅值基本不受负载变化影响.图6 逆变器的输出波形参考文献:[1] 徐奕然.脉宽控制电路SG3525原理与应用[J ].电视技术,2003(9):95297.[2] Lai R S ,Ngo K D I.A PWM Met ho d fo r R eductio n of Swi t c 2hi ng Lo ss i n a Full 2Bridge Inverter [J ].IEE E Trans o n PE ,1995,10(3):3262332.[3] 王云亮,周渊深,舒志兵.电力电子技术[M ].北京:电子工业出版社,2004.[4] 张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计(修订版)[M ].北京:电子工业出版社,2004.[5] 李成章王淑芳.新型U PS 不间断电源原理与维修技术[M ].北京:电子工业出版社,1995.[6] 沙占友等.新型单片开关电源的设计与应用[M ].北京:电子工业出版社,2001.[] 叶慧贞,杨兴洲新颖开关稳压电源[M]北京国防工业出版社,[8] 黄晓林,余世春D (开关型)电源变换器F 技术的研究[]电气传动自动化,,()823684电 子 器 件第30卷8..:117..:1999..A C/C A P C J .2000222:2 1.。
5kW小型逆变电源主体结构设计
5kW小型逆变电源主体结构设计摘要：现在人们的生活已经离不开电能源，电能对广大群众的出行已经紧密联系。
很多城市和农村用电基本上都是直接从国家电网直接获得，电网局将电直接接入家家户户，但是，还有很多场合不能直接使用电网局的电，不能将电能直接用线连接到用电地点，比如环境恶劣的山区，航海等，对于这些需要用电，但是没有能接入的电网，就要用到电源设备，通过电源将电蓄积起来，等到需要用电的时候再将电能释放出来，尤其现在太阳能发电设备，在国家很多地方越来越普及，使用的用户也越来越多，这样就很容易的解决了条件艰苦的地区和电网无法普及的地方的用电问题。
关键词：5kW小型逆变电源；电源；主体结构设计引言：国家近年来提出要用科技来让国家变得强大，要加大科技的投资力度，现在很多企业也在紧跟时代的发展，企业也在转型，大力发展科技，提高自身的技术能力，但是，很多高科技的技术所需要的研发器材，以及需要使用的设备很多的电源需求并不是普通家用电器所需要的，更不是国家电网所能提供的，这就需要企业自己使用逆变电源，将普通供电频率，以及普通供电电压等等参数，企业使用逆变电源调节相关参数，将电源的输出参数调节到用电设备所需要的频率段，这样就解决了自己的用电问题，同时还保证了用电设备的安全稳定工作。
一、逆变电源主体结构设计逆变电源的变化频率段有低频率和高频率之分，低频逆变电源，发生逆变的变换表达方式是，DC→AC的逆变，也就是将直流电源，通过设计的逆变电路，经过变压器，以及滤波器等一些列缺一不可得设备，经过逆向变压，最终让输出的电压频率，和工作频率互等[1]。
这样经过逆变电源，提供的电压就能达到所需要的额定值。
想利用低频逆变电源提供逆变效果，可以采用全桥式，工频逆变器，经过合理设计，最终达到预期的效果。
全桥式电路，是由两个两对的功率管组成的，功率管相互连接，组成通路来实现，并且每一对功率管各自导通180度，如果使用双极性，SPWM来驱动，两对桥臂各自导通180度，各自单独驱动每组，信号的脉冲波变化规律是正弦函数规律变化的，也就是SPWM波。
开关电源设计论文
《电子线路系统设计》课程论文题目：12V开关电源设计电路姓名: 陈婉如学号: 20134518同组姓名：彭树琴专业班级：2013 级电子信息工程二班指导老师：谢铁强老师评分标准：论文结构完整（20分)参数设计准确（20分）论文格式规范（20分）文字表述清楚（20分）摘要随着电子科技的不断发展，越来越多的电器设备走进了千家万户,要想让这些电器为我们服务，又离不开电源的驱动。
而开关电源因其高效率、低体积、低功耗、高可靠性等一系列的优点受到了人们的亲赖。
开关电源（电源适配器）实质上就是一个将高压交流电转换成低压直流电的装置。
本论文采用了反激式的拓扑结构,所谓反激式即在MOSFET管关断的时候次级的二极管才导通，这时候储存在变压器的能量才会传递到次级，供输出所用.本次设计UC3842作为核心芯片，它同时具备了过负载保护、过电压保护、过温保护等功能，在很大程度上简化了电路.在这些的基础上运用脉冲宽度调制(PWM）的原理来完成设计，脉宽调制是通过固定脉冲周期，改变占空比来控制MOSFET管导通和断开的比率从而控制输出。
使得电路更简单,精度更高，同时也能满足不同的电器对输入电范围，输出电压大小不同的要求. 为了实现电压输出的稳定，同时考虑到各国的市电电压和频率的不同，电路中集合了很多模块，比如EMI滤波电路、变压电路、输出整流滤波电路、光电耦合反馈回路、尖峰电压吸收回路等。
这样不但可以提高电路的精度和效率,同时也使得电路稳定性和安全性得到大幅度的提高.该电路具有宽电压输入，多路稳定输出、纹波和噪声可控制等优点.在完成电路的研究和焊接后进行了PCB板的测试，通过不断的改进与完善，最终得到的结果基本符合预期，效果比较理想。
关键词:反激式，开关电源，脉宽调制，拓扑结构，电源适配器目录摘要 ....................................................... 错误!未定义书签。
逆变器的设计与制作
逆变器的设计与制作作者：高振东来源：《城市建设理论研究》2014年第35期摘要：逆变器是把直流电转变成交流电的装置。
本设计采用EG8010逆变器专用芯片产生正弦波，以12V蓄电池作为输入，采用IR2110驱动，工频变压器进行升压，同时设计了过压保护、过温保护、过流保护、液晶显示等功能电路。
经测试，该电源的效率达到了93%。
关键词：全桥逆变;IR2110;EG8010; 工频;纯正弦中图分类号：S611文献标识码： A1 引言本文介绍了一种纯正弦波逆变器的设计，主要包括两部分电路，一是逆变控制电路，另一个是检测保护电路。
逆变控制电路主要包括：正弦波产生电路,驱动电路,逆变电路等；检测保护电路主要包括：电压、电流检测电路，过电流保护电路，故障报警电路、温度检测电路等。
在主电路中，正弦波产生电路主要采用芯片EG8010；驱动电路采用芯片IR2110；逆变电路主要采用全桥逆变。
最后对该逆变电源进行了测试，验证了其有效性与可行性。
2.系统设计2.1设计要求设计并制作光伏并网单相正弦波逆变器，输入DC12V，输出AC220V、50HZ。
功率大于100W，效率不小于85％，具有过流保护、过压保护、过温保护等保护功能，显示输出电压、电流、温度等参数。
2.2总体设计方案2.2.1设计思路根据题目设计要求，本设计采用全桥逆变，逆变部分采用驱动芯片IR2110进行全桥逆变，采用EG8010输出标准的50Hz正弦波，作为IR2110的控制信号，后级输出采用工频变压器进行升压[1]。
2.2.2 系统组成框图2.2.3 框图介绍本设计利用逆变芯片EG8010产生相位差为90°的双路正弦波控制信号，由于EG8010不能直接驱动MOS管，所以在EG8010后面接2片IR2110驱动MOS管，从而控制IRF640组成的逆变桥工作，将直流12V电转换成交流12V电，再经过工频变压器升压后产生220V、50Hz 的交流电，经过滤波整形电路的滤波整形，形成正弦波220V、50Hz交流電，作为该逆变器的输出。
基于SG3525的3KW逆变电源设计
郑州大学毕业设计（论文）题目：基于SG3525的3KW逆变电源设计指导教师：职称：副教授学生姓名：学号：专业：电子信息工程院（系）：信息工程学院完成时间：年5月24日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）开题报告四、主要参考文献与资料获得情况杨旭，裴云庆，王兆安. 开关电源技术，机械工业出版社，2004Abraham I.Pressman,Keith Billings,Taylor Morey著,王志强等译.Switching Power Supply Design(Second Edition).电子工业出版社，2005: 181207.王晓锋，王京梅，孙俊，李莉.基于SG3525的开关电源设计.电子科技，2011年第24卷第六期五、指导教师审批意见签字：年月日毕业设计工作中期检查Ⅰ课题名称基于SG3525的3KW逆变电源设计姓名专业和班级电子信息工程1班指导教师一、毕业设计具体内容、目标和可能遇到的问题具体内容：对推挽式开关电源的原理进行分析，设计了高频开关变压器。
目标：完成电路设计，安装调试，最终满足设计要求。
遇到的问题：高频开关变压器的设计，关于变压器损耗的分析比较困难，特别是高频时的集肤效应。
另外，各主要器件的耐压需要特别考虑。
毕业设计工作中期检查Ⅱ附表四2012 年4月30日基于SG3525的3KW逆变电源设计摘要对开关电源常用的电力电子器件做了简单介绍，重点介绍了SG3525芯片的内部结构及其特性和工作原理，介绍了开关管MOSFET的工作原理和开关动态特性等。
设计了一款基于SG3525的推挽式DC-DC开关电源，提供高达2000V的直流电压。
给出了系统的电路设计方法以及主要电路模块的原理分析和参数计算，特别是对开关电源高频变压器的设计给出了详尽的原理分析和各个参数的详细计算。
该电路采用两组相同的推挽变换电路且输出串联的设计，对变压器和整流滤波电路进行了有效的分压，降低了对各种电力电子器件参数的要求，提高了系统的可靠性。
逆变器的基础知识
逆变器的基础知识随着现代科技的进步，逆变器的出现为大家的生活提供了不小的便利，逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波），它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等，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。
下面为大家介绍一下逆变器的作用、特点、工作原理、分类、使用注意、安装使用方法、常见问题与处理方法。
一、逆变器的作用1、逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220v50HZ正弦或方波)。
通俗的讲，逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。
它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
2、广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。
3、简单地说，逆变器就是一种将低压(12或24伏或48伏)直流电转变为220伏交流电的电子设备。
因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。
我们处在一个"移动"的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。
在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。
二、逆变器的特点1、转换效率高、启动快；2、安全性能好：产品具备短路、过载、过/欠电压、超温5种保护功能；3、物理性能良好：产品采用全铝质外壳，散热性能好，表面硬氧化处理，耐摩擦性能好，并可抗一定外力的挤压或碰击；4、带负载适应性与稳定性强。
三、逆变器工作原理1、逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。
转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。
电动自行车充电器论文
电动自行车充电器的研究与设计[摘要]：随着公众环保意识的不断增强，无尾气污染、低噪声的电动自行车受到人们的青睐，首先，电动自行车的制造技术日趋成熟，产品质量提高，售后服务完善。
尤其是电池的重量逐步减轻，容量增大，一次充电续行里程增加，使用寿命延长，整车质量明显提高，消费者觉得使用安全、放心；其次，环保意识的增强，促使一些大中城市纷纷对废气排放污染严重、噪音大的摩托车和燃油助动车进行整顿和限制。
这为电动自行车的发展开辟了较大市场空间；第三，城市规模扩大后，往日浩浩荡荡的自行车大军明显感到速度和时间不能适应新的情况，乘公交车又不方便，于是电动自行车成为代步工具的理想选择。
作为电动自行车的核心部位，电池成为很重要的研究课题，而快速高效地对电池进行充电则是本文重点讨论的课题。
[关键词]：电池、充电器目录摘要 1 第一章、前言 3 第二章、开关稳压电源的组成原理 41、原理框图 42、直流变换器式开关稳压电源 43、单端反激式变换器 54、单端正激式变换器 6 第三章、单片开关稳压集成电路71、单片开关稳压电源集成控制器原理 82、TOPSwitch-II单片集成功率开关变换器8 第四章、应用TOPSwitch设计电动自行车充电器 12第五章、个人小结 15 第六章、参考文献 15第一章、前言随着公众环保意识的不断增强，无尾气污染、低噪声的电动自行车受到人们的青睐，一些企业也纷纷瞄准市场，相继投资生产电动自行车，使得该产业得到高速发展。
业内人士预测，今后一段时间，我国电动自行车产业将以较快的速度发展，其原因如下：首先，电动自行车的制造技术日趋成熟，产品质量提高，售后服务完善。
尤其是电池的重量逐步减轻，容量增大，一次充电续行里程增加，使用寿命延长，整车质量明显提高，消费者觉得使用安全、放心。
其次，环保意识的增强，促使一些大中城市纷纷对废气排放污染严重、噪音大的摩托车和燃油助动车进行整顿和限制。
这为电动自行车的发展开辟了较大市场空间。
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无工频变压器的逆变电源设计
【摘要】：本文介绍以SG3525芯片为逆变电源控制系统，设计无工频变压器SPWM调制方式正弦波输出电源，以期实现逆变电源稳定输出。
【关键词】：无工频变压器；电路；电源
一、正弦波逆变器的设计要求和主电路形式及参数
1.1逆变电源的设计要求和目标
1）输出电压：输出为单相220V AC（有效值），频率为50Hz±1Hz。
2）输出功率：4KW，允许过载20%，既Pomax=4800W。
3）输出电流：允许失真度为3倍，既在电压峰值时的电流峰值允许最大为有效值的3倍。
最大有效值为Pomax/V oe=4800W/220V≈16.5A。
4）整机效率：设计目标η≥78%。
5）输入电压：输入：110/220V直流电压波动±15%
1.2主电路形式选择
1.2.1无工频变压器的逆变电源工作原理
逆变电路以PWM方式首先将220VDC电压逆变成高频方波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的直流电压，比如350VDC。
这部分电路实际上是一套直流/直流变换器，既DC/DC或DC-DC。
然后，由另一套逆变器以SPWM方式工作，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的SPWM电压波形，经LC滤波后，就可以得到有效值为220V的50Hz交流电压。
1.2.2主电路形式
无工频变压器的逆变电源实际上包含两部分：一套DC/DC和一套SPWM逆变器。
DC/DC的设计这里我们不讨论。
所以，这里只讨论SPWM逆变主电路，其电路形式如下图所示,电源350V。
单相SPWM逆变主电路
1.3 参数设计
1.3.1开关管
逆变器允许输出峰值电流为
Im=3Iom=3*5.5A=16.5A
所以开关管选择额定电压为600V，额定电流30A。
1.3.2 LC滤波
L为工频电感，电感量可选为1～3mH。
为减小噪声，选闭合铁芯，如OD 型硅钢铁芯（400Hz）或铁粉芯铁芯。
C为工频电容，可以选CBB61-10µF-250V AC。
1.4 整体电路（如下图）
二、逆变控制电路的设计
2.1 SG3525结构框图和引脚功能
逆变电源控制电路的核心是SPWM发生器。
系统采用SG3525来实现SPWM控制信号的输出，该芯片其引脚及内部框图如下图所示。
直流电源Vs从脚15接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的+5 V基准电压。
+5 V再送到内部(或外部)电路的其它元器件作为电源。
振荡器脚5须外接电容CT ,脚6须外接电阻RT ,振荡器频率f由外接电阻RT和电容CT决定，f=1.18／RTCT ,逆变桥开关频率定为10kHz，取CT=O．22μF，RT=5 kΩ。
振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出。
误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。
或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。
双稳态触发器的两个输出互补，交替输出高低电平，将PWM脉冲送至三极管V1及V2的基极，锯齿波的作用是加入死区时间，保证V1及V2不同时导通。
最后，V1及V2分别输出相位相差180°的PWM波。
2．2 SPWM调制信号的产生
要得到正弦电压的输出，就要使逆变电路的控制信号以SPWM方式控制功率管的开关，所得到的脉冲方波输出再经过滤波就可以得到正弦输出电压。
通过SG3525来实现输出正弦电压，首先要得到SPWM的调制信号，而要得到SPWM 调制信号，必须得有一个幅值在l～3.5V，按正弦规律变化的馒头波，将它加到SG3525脚2，并与锯齿波比较，就可得到正弦脉宽调制波实现SPWM的控制电路框图,如图下所示。
基准50Hz的方波是由555芯片生成的，用来控制输出电压有效值和基准值比较产生的误差信号，使其转换成50Hz的方波，经过低频滤波，得到正弦的控制信号。
当电源输出电压发生变化时，会改变正弦信号的幅值，使SG3525输出脉宽也发生相应的变化，这就构成了一个闭合的反馈回路，能有效稳定输出的波形。
三、其他回路设计
3.1 过电流保护电路
过电流保护采用电流互感器作为电流检测元件，其具有足够快的响应速度，能够在IGBT允许的过流时间内将其关断，起到保护作用。
从整体电路图可知，过流保护信号取自CT2，经分压、滤波后加至电压比较器的同相输入端，如上图所示。
当同相输入端过电流检测信号比反相输入端参考电平高时，比较器输出高电平，使D2从原来的反向偏置状态转变为正向导通，并把同相端电位提升为高电平，使电压比较器一直稳定输出高电平。
同时，该过电流信号还送到SG3525的脚10。
当SG3525的脚10为高电平时，其脚11及脚14上输出的脉宽调制脉冲就会立即消失而成为零。
3.2 驱动电路的设计
驱动电路的设计既要考虑在功率管需要导通时，能迅速地建立起驱动电压，又要考虑在需要关断时，能迅速地泄放功率管栅极电容上的电荷，拉低驱动电压。
具体驱动电路如下图所示。
其工作原理是：
1)当光耦原边有控制电路的驱动脉冲电流流过时，光耦导通，使Q1的基极电位迅速上升，导致D2导通，功率管的栅极电压上升，使功率管导通；
2)当光耦原边无控制电路的驱动脉冲电流流过时，光耦不导通，使Q1的基极电位拉低，而功率管栅极上的电压还为高，所以导致Q1导通，功率管的栅极电荷通过Q1及电阻R3速泄放，使功率管迅速可靠地关断。
当然，对于功率管的保护同样重要，所以在功率管源极和漏极之间要加一个缓冲电路避免功率管被过高的正、反向电压所损坏。
如需减小电源体积，驱动电路可以选择IR2110集成芯片。
3.3 欠压电路
SG3525内部自带欠压保护，故不用设计。
四、逆变器的实验结果
按本设计的SPWM逆变器方案试制了样机，其额定输出功率为4.8kW，滤波器参数取L=3mH，C=10μF，滤波效果较好，样机的输出电压如下图所示。
从直观看，电压波形正弦度较好（因条件所限，尚未测试THD）。
用此样机带负载运行，效果较好。
实验表明，本文提出的系统方案是切实可行的，
输出电压波形。