【F.H.】恒功率电源设计
恒压恒频正弦波逆变电源(110V,700W)设计
课程设计任务书学生姓名：李铭初专业班级：电气1002班指导教师：许湘莲工作单位：武汉理工大学题目: 恒压恒频正弦波逆变电源（110V,1000W）设计初始条件：设计一个恒压恒频正弦波逆变电源，具体参数如下：单相交流输入220V/50Hz，输出单相交流电压110V/50Hz,THD<5%,负载为一般的阻感负载，功率700W。
（根据具体仿真或设计可修改红色参数）要求完成的主要任务:（1）主电路设计；（2）控制方案设计；（3）给出具体滤波参数的设计过程；（4）在MATLAB/Simulink搭建闭环系统仿真模型，进行系统仿真；（5）分析仿真结果，验证设计方案的可行性。
时间安排：2013年6月8日至2013年6月18日，历时一周半，具体进度安排见下表指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要随着现代科学技术的迅速发展，逆变电源的应用越来越广泛，各行各业对其性能的要求也越来越高。
单相正弦逆变电源是将直流电逆变成单相交流电的装置，它可将蓄电池逆变成交流电，为用电器提供交流电，也可作为计算机的UPS电源等。
本文首先介绍了逆变电源技术的应用与发展，分类与性能，及其控制技术。
并在此基础上进行了方案论证，选取了合理的方案，以实现将220V交流电源经过整流滤波将交流电整流为直流电，然后采用正弦波脉宽调制法，通过脉冲控制IGBT的导通时间及顺序生成PWM波形，最后经过LC工频滤波电路，输出稳定的110V/50Hz正弦波电压，以达到供负载使用的目的。
本文基于已选定方案为前提进行了各部分电路的设计与分析，完成了主电路及相应的输入输出保护电路的设计，并进行了参数计算，分别简要介绍了各部分的原理，阐述了产生SPWM波的实现办法。
同时利用MATLAB 建立了单相逆变器的仿真模型，对其进行了仿真和实验，从各种情况下的试验结果可以看出，通过该逆变电路而得到的单相正弦波稳定性高且失真度小，设计成功。
关键词：逆变电源，整流，滤波，正弦脉宽调制目录1 主电路 41.1 整流电路 41.2 逆变电路 52 SPWM控制电路设计 52.1 SPWM波的基本原理 52.2 基于DSP实现SPWM 72.2.1 SPWM波生成方法 72.3 PI调节器的设计 83 电路设计 83.1 全桥逆变电路设计 83.2 原件参数计算 93.3 LC滤波电路电路设计 103.3.1 滤波电路及原理 103.3.2 参数计算 113.4 辅助电源设计 123.5 区时间的设置 134 电路仿真与分析 144.1仿真软件的介绍 144.2 CVCF逆变电路的仿真 154.2.1 电路设计 154.2.2输出结果仿真并分析 16结束语 19参考文献 20恒压恒频正弦波逆变电源设计1 主电路单相CVCF逆变电源先将交流电整流为直流电，再通过输入逆变电路逆变成交流电，然后用变压器降压；再进行SPWM调节，使输出为110V正弦波电压。
UPS电源电池计算
UPS电源电池计算这里面就看下Ups常用的两种计算方法。
一、恒电流法1、计算蓄电池的最大放电电流值：I最大=PcOSφ/（n*E临界*N）注：P÷UPS电源的标称输出功率cosφfUPS电源的输出功率因数F］玲UPS逆变器的效率，一般为0.88~0.96（根据具体型号\功率取值）E临界玲蓄电池组的临界放电电压（12V电池约为10.5V,2V电池约为1.75V）N玲每组电池的数量2、根据所选的蓄电池组的后备时间，查出所需的电池组的放电速率值C,然后根据：电池组的标称容量=I最大/C算出电池的标称容量。
举例型号：三进三出高频系列IooKVA,输出功率因数Cosφ:0.8直流电压：480V（电池低压保护：420V）效率：93%后备时间：2小时，每一电池组额定节数N:40节。
电流法I最大二PCoSφ/（n*E临界*N）=100*1000*0.8/0.93*10.5*40=204.8A电池组的标称容量AH=I最大/C=204.8/0.42=487.6AH（C值取至于蓄电池的放电时间与放电速率C对应表,0.42对应的是2h,可以查看上表）因此，电池组的标称容量AH487.6AH,需要选用12V1OOAH40节并联5组。
二、恒功率法根据蓄电池功率可以准确地选出蓄电池的型号，首先计算在后备时间内，每个电池至少向UPS提供的恒功率。
恒功率法计算公式如下：电池组提供的功率W=UPS的负载KVAX功率因数/逆变器的效率需要每节电池提供的功率=电池组提供的功率W/每组电池额定节数即：W={P(VA)×1OOO×cos0}/(η×N)其中：W-一电池组提供的功率P--UPS额定功率COS0-功率因数0--UPS满载时逆变器效率N—・UPS每电池组额定节数举例台达NT系列80KVAUPS后备时间30min,选用DCF126-12系列电池。
计算电池容量台达NT80KVAUPS直流终止电压为3OOV及U临界=3OOV,直流电压为348V电池组选用29只12V电池,故N=29,n=6,U终压=175vUPS的功率因子Pf=0.8,逆变器转换效率n=0∙95,DCF126-12系列电池放电30min终止电压1.75V/CE11是放电速率？=0.98(以上数据均应用台达UPSDCF126电池性能技术参数)恒功率法P(W)={P(VA)*Pf}∕η={80*1000*0.8}∕0.95=67368.4(W)Pnc=P(W)/(N*n)=67368.4/(29*6)=387.2(W)查台达DCF126-12系列电池恒功率表可知DCF126-12/120电池终止电压为1.75v时放电30min电池提供功率为217W（数据是引用上面台达DCF126电池型录恒功率放电特性表）。
恒功率电源电路设计原理
恒功率电源电路设计原理1. 引言说到电源，大家一定会想到手机充电器、电脑电源这些家常便饭的东西，对吧？不过今天我们要聊的是一个有点高大上的东西——恒功率电源。
听起来像是个科技感十足的名词，其实它跟我们日常生活有着密不可分的联系。
就像一位全能型选手，不管是在家用电器，还是在工业设备中，都能派上用场。
那么，恒功率电源到底是什么呢？别急，慢慢来，我带你一步步揭开它的神秘面纱。
2. 恒功率电源的基本概念2.1 什么是恒功率电源？简单来说，恒功率电源就是一种能在不同负载情况下保持输出功率稳定的电源。
就像一个永远不会熄灭的灯泡，无论你怎么调节它的亮度，它都能保持相同的光亮。
说白了，它就是那种在你需要多少电的时候，都能稳稳当当提供给你的电源，真的是个好帮手。
2.2 恒功率电源的工作原理恒功率电源的工作原理就像是开车的时候，不管前方的路况怎样，它都能保持你想要的车速。
它通过一些智能控制器来监测负载的变化，然后调节电压或电流，确保功率不变。
用个通俗点的比喻，就是它像一个懂你心思的朋友，时刻关注你的需求，给你最合适的支持。
3. 恒功率电源的应用场景3.1 日常生活中的应用那么，恒功率电源到底在哪里用得上呢？首先就是我们日常生活中，家电的电源。
想象一下，你的冰箱在夏天高温天气里，可能会因为负荷增加而需要更多电，但恒功率电源能保证它始终稳定运转，让你的食物保持新鲜，这可真是个了不起的功臣。
3.2 工业领域中的重要性不仅如此，恒功率电源在工业领域同样有着举足轻重的地位。
比如说在电机驱动、焊接设备等场合，它能帮助设备在不同工作条件下保持最佳性能，避免因为电力不稳导致的故障，就像给工厂的“战斗机”加油，让它们能在关键时刻爆发出最强的战斗力。
4. 设计原则与挑战4.1 设计恒功率电源时的基本原则设计恒功率电源时，有几个原则是必须牢记的。
首先，输出功率必须稳定，这是最基本的要求；其次，要有良好的负载适应性，也就是说，不管负载怎么变，它都能快速响应；最后，安全性也是重中之重，万一出现问题，可不能让人冒险。
Power Integrations InnoSwitch3系列恒压 恒流离线反激式开关电源IC白皮
白皮书2019年7月，Power Integrations发布了InnoSwitch™3系列恒压/恒流离线反激式开关电源IC的新成员。
新IC可在整个负载范围内提供95%的高效率，并且在密闭适配器内不使用散热片的情况下可提供100 W的功率输出。
这一突破性的性能提升源自内部开发的高压氮化镓开关技术 – PowiGaN™。
基于氮化镓的初级侧开关扩展了INNOSWITCH3 IC产品系列的功率范围对氮化镓的需求高度成功的InnoSwitch3、InnoSwitch3-Pro和LYTSwitch TM-6系列反激式功率转换IC具有极高能效，在充电器、适配器、LED镇流器以及风冷条件较差的其他紧凑型或密闭型电源系统的应用当中实现无需使用散热片。
InnoSwitch器件采用PI独有的FluxLink TM反馈系统，可提供高精度调整、快速动态响应和完善的输入过压/欠压保护、过载保护和自我保护等特性。
InnoSwitch3适合USB PD和PPS快速充电适配器、消费电子产品、家电以及对高效率、高可靠性和耐久性、低元件数和紧凑布局有要求的其他工业类应用。
这些器件采用先进的薄型InSOP-24C封装，根据不同输入电压范围及电源尺寸的要求不同，采用专有的硅MOSFET技术的情况下可以在30W至60W的功率范围内实现无散热片的设计。
图 1 Power Integrations InnoSwitch3、InnoSwitch3-Pro和LYTSwitch-6功率转换产品系列所采用的InSOP-24C专有表面贴装功率封装为了满足更大功率快速充电、物联网家电、LED照明和工业应用的输出功率需求，以及进一步减小变换器的尺寸，需要使用具有更小单位面积电阻R DS(ON)和更高转换效率的初级功率开关。
宽禁带半导体可提供更小的特定R DS(ON)（单位面积导通电阻）和极小的开关损耗，因此能够轻松满足不断发展的市场要求。
氮化镓的性能源自半导体材料的宽禁带特性氮化镓(GaN)是一种宽禁带半导体材料，用此材料制作的开关在导通和关断期间与硅材料相比具有极低的开关损耗。
恒功率输出式单片开关电源的设计原理
收稿日期:2000-06 沙占友,男,河北科技大学电子工程系教授,出版了多本专著。
恒功率输出式单片开关电源的设计原理沙占友 睢丙东 王彦朋(河北科技大学 石家庄 050054) 摘要:介绍由TOP202Y 构成的恒功率输出式单片开关电源的工作原理和设计要点。
关键词:单片开关电源 恒功率 输出 控制电路 图1 15W 恒功率输出式开关电源的电路图 恒功率输出单片开关电源的特点是,当输出电压V 0降低时,输出电流I 0反而会增大,使二者乘积I 0・V 0不变,输出功率P 0保持恒定。
这种开关电源可作为高效、快速、安全的电池充电器,对笔记本电脑的电池进行充电。
恒功率输出特性近似为一条双曲线。
1 恒功率输出式开关电源的工作原理 TOP202Y 是美国Power 公司研制的TOPSwitch 系列三端单片开关电源。
它只有三个引出端(控制端C 、源极S 、漏极D ),内含脉宽调制器、功率开关场效应管(MOSFET )、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路,通过高频变压器使输出端与电网隔离,适用于构成无工频变压器式高效开关电源。
由TOP202Y 构成的15V 、15W 恒功率输出式开关电源,电路如图1所示。
TOP202Y 型单片开关电源在宽范围电压输入(u =85V ～265V AC )时的最大输出功率为30W 。
该电源工作在连续模式下,并且从次级来调节输出功率,不受初级电路的影响。
当输出电压从15V (即100%・V 0)降至715V (即50%・V 0)时,恒功率准确度可达±10%。
85V ～265V 交流电压经过BR ,C 1整流滤波后,为初级回路提供直流高压。
漏极箝位保护电路由VD Z 1和VD 1构成。
反馈绕组电压经过1N914、C 4整流滤波后,给光耦中的光敏三级管提供集电极电压。
C 5为控制端的旁路电容。
次级电压由VD 2、C 2、L 1和C 3构成。
VD 2采用FE3C 型150V/4A 的超快恢复二极管。
七、电源设计设计制作报告
电源设计作者：郑冰环赵晨陈兵辅导教师：张为堂摘要就像水是人的生命之源，电源则是电路的能量来源。
本文设计制作了一个集稳压、稳流、DC-DC变换和变频于一体的高稳定电源。
采用TL494组成的降压型DC-DC稳压电路和LM324组成的线性稳压电路组成稳压电路，LM324组成稳流电路，DC-DC变换电路由TL494和高频电压器构成，变频则由单片机控制，通过软件实现。
采用LCD12864液晶显示主芯片温度和输出电压，数码管显示输出电流。
本电源功能全面，输出稳定可调，在工业生活中具有很大用途。
关键字：稳压稳流DC-DC变换变频一、引言电源作为电路的能量来源，在电路中起着关键作用。
设计并制作交流变换为直流的稳定电源并进行变频电源设计，要求如下：（1）基础部分①稳压电源。
在输入电压220V、50Hz电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．在输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载的电压调整率≤0.2%d．最低输入电压下，满载的负载调整率≤1%e．最低输入电压下，满载时，纹波电压（峰-峰值）≤5mVf．输出电压9V、输入电压220V下，满载时，效率≥40%g．具有过流及短路保护功能②稳流电源。
在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，负载调整率≤1%（输出电流为20mA）③DC-DC变换器。
在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．输入电压变化范围+9V～+12V下，电压调整率≤1%c．输入电压+12V下，空载到满载，负载调整率≤1%d．输入电压+9V下，满载，纹波电压（峰-峰值）≤100mV④对输出电压进行变频设计。
使输出电压频率在（25hz～75hz之间变化），并能显示频率变化。
（2）发挥部分①扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护c．防止开、关机时产生的“过冲”②提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值③改善DC-DC变换器a．提高效率（在100V、100mA下）b．提高输出电压④用数字显示输出电压和输出电流。
湖南省长沙市2024-2025学年高三上学期调研考试(一)物理试题(解析版)
2025届高三第一次调研考试物理（答案在最后）本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。
时量75分钟。
满分100分。
注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.如图所示为某地的转盘路，汽车要想直行，到转盘路时，需要先做半径为R =25m 的圆周运动，运动半个圆周后再直行。
若汽车甲到达转盘路时，汽车乙恰好通过转盘路进入直行车道，以30km hz v =匀速行驶。
已知汽车通过转盘路过程的速度不能超过30km h v =，通过后在直行车道上的速度不能超过72km h v '=，加速度不能超过24m s a =则汽车甲追上汽车乙所用的最短时间约为（假设直行车道足够长，且没有通过红绿灯，另外不考虑汽车的变加速恒功率过程）（）A.15.7sB.17.6sC.19.5sD.21.4s【答案】B 【解析】【详解】汽车甲到达转盘路时速度为30km /h v =，通过转盘的时间为19.42s Rt vπ==直线加速时间235s 12v v t a -='=假设甲匀速后追上乙，则路程关系()12122z v v vt t v t R v t t t π''+++=+++解得5.27st =有解，假设成立。
则总时间为1117.6st t t ++≈故选B 。
2.如图，一小孩在玩躲猫猫游戏时，徒手靠摩擦爬上墙壁（地面有保护措施），已知该屋角两侧的竖直墙壁互相垂直，她爬升墙壁时利用手脚交替即双脚支撑时双手上移，双手支撑时双脚上移的方法，最后靠双脚与墙面作用停在某高度，假设此时双手不受力，双脚两个受力点受力均等，小孩重力为G ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）A.小孩单只脚受到墙壁的摩擦力大小为2GB.小孩受到墙壁的摩擦力方向竖直向上C.小孩脚与墙壁间的动摩擦因数大于1D.若对称增加脚与墙壁的挤压力，则摩擦力不改变【答案】C 【解析】【详解】ABC ．对小孩受力分析，小孩受到竖直向下的重力G ，墙壁对每只脚的支持力为F N ，对每只脚的摩擦力为f ，则手脚交替的弹力、摩擦力，摩擦力的方向斜向上，如图所示设每个受力点受到的支持力为F N ，摩擦力为f ，由图可知，不能确定小孩受到墙壁的支持力与重力的大小关系，但小孩受到墙壁的摩擦力大于重力的大小，小孩受到墙壁的摩擦力大于支持力，即N Nf F F μ=>所以1μ>故AB 错误，C 正确；D ．由图可知，若对称增加脚与墙壁的挤压力，则摩擦力增大，故D 错误。
一种新型恒功率超级电容器快速充电机设计
- 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)。
【F.H.】恒功率电源设计
F.H. 2012-5-11
1.理论依据
1.1恒功率计算
【说明：Uo、Io为设计额定输出，U、I为当前输出】
1）要实现恒功率,即：
P=Uo*Io=U*I=(Uo+ΔU)*(Io+ΔI)= Uo*Io+Uo*ΔI+ΔU*Io+ΔU*ΔI
2) 忽略ΔU*ΔI，即：
P=Uo*Io≈Uo*Io+Uo*ΔI+ΔU*Io
3）消去Uo*Io，即：
Uo*ΔI+ΔU*Io≈0
4）移项，得到核心公式
ΔU/ΔI=- Uo/Io
【解释】即在Uo、Io附近，只要保证变化率ΔU/ΔI=- Uo/Io即可。
1.2电路参数推导
1）实际电路要实现恒功率，就是要保持输出反馈量不变，从而输入占空比不变。
【此结论局限于：1.反激电源，2.固定频率PWM方式，3.DCM电流不连续方式】
【也就是输出功率主要跟占空比有关，若芯片带有最大占空比限制，那么最大功率也限制】2）为了保证恒功率时，输出反馈量不变，即要求电流电压的取样变化需要相互抵消。
同时还要保证核心公式成立：ΔU/ΔI=- Uo/Io
3）当前电流取样Ui=Rs*I
当前电压取样Uu=U*R2/(R1+R2)
采样反馈信号保持不变即：Ui+Uu=常量，即Rs*I+ U*R2/(R1+R2)=常量
也就是Rs*(Io+ΔI)+(Uo+ΔU)*R2/(R1+R2)=常量
又因为Rs*Io+ Uo*R2/(R1+R2)=常量
所以相抵消得到Rs*ΔI+ΔU*R2/(R1+R2)=0
带入核心公式ΔU/ΔI=- Uo/Io
整理得到Uo/Io=-ΔU/ΔI=Rs*(R1+R2)/R2
所以只要保证Rs*(R1+R2)/R2的比值等于Uo/Io，即可保证恒功率时反馈恒定，从而恒功率。
R 2)
出
2.实际电路仿真分析
2.1网络上的三极管恒功率【验证理论】
输出15V 1A 、但是因为有6.2V 稳压管，所以等效于Uo=15V-6.2V=8.8V Io=1A
电压分压电阻为18K Ω、330Ω 电流采样电阻为0.16Ω
验证核心公式：Uo/Io=-ΔU/ΔI=Rs*(R1+R2)/R2 Uo/Io =8.8V/1A=8.8Ω
Rs*(R1+R2)/R2=0.16*(18K+330)/ 330=8.89Ω【验证通过】
2.2电路优化设计设计
设计要求：30V 5A 150W恒功率电源。
基本原理：
1）运放U1A作为恒功率比较
2）运放U1B作为基准源产生，用于修正输出电压降低后的恒功率偏差。
3）D2稳压管27V用于输出恒压
4）D4恒功率用，D1修正低压恒功率偏差用
核心公式：Uo/Io=-ΔU/ΔI=Rs*(R1+R2)/R2
在该电路中
Uo/Io=30V/5A=6Ω
Rs*(R1+R2)/R2=20m*(15K+50)/50=6.02Ω【满足公式】【Multisim11仿真图和文件】
500
500
Ω
95%
2.3仿真数据验证
负载电压电流功率
10Ω28.5V 2.84A 80.9W
9Ω28.5V 3.16A 89.812W 8Ω28.5V 3.55A 100.9W 7Ω28.5V 4.04A 115.146W 6Ω28.3V 4.75A 133.925W 5Ω27.6V 5.55A 148.6W 4Ω24.4V 6.08A 147.9W 3Ω21.4V 7.09A 150.9W 2Ω17.4V 8.60A 148.0W
1.5Ω14.7V 9.65A 139.6W
1Ω11.2V 11.0A 120.7W
0.5Ω 6.64V 12.8A 81.6W
0.4Ω 5.55V 13.2A 69.7W
0.3Ω 4.07V 12.7A 48,5W
0.2Ω 4.06 18.5A 68.2W
0.1Ω 4.06V 33.9A 114.6W。