1、電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 車載逆變電源的設(shè)計(jì)-指導(dǎo)教師： -學(xué) 生： -學(xué) 號(hào)： -專 業(yè)： -班 級(jí)： -設(shè)計(jì)日期：-學(xué)院2012年12月課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)定成績表項(xiàng)目分值優(yōu)秀(100>x90)良好(90>x80)中等(80>x70)及格(70>x60)不及格(x<60)評(píng)分參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)態(tài)度15學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)時(shí)間并按任務(wù)書中規(guī)定的進(jìn)度開展各項(xiàng)工作學(xué)習(xí)態(tài)度比較認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)良好，能按期圓滿完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀(jì)律，基本保證設(shè)計(jì)時(shí)間，按期完成各項(xiàng)工作學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀(jì)律，能按期完

2、成任務(wù)學(xué)習(xí)馬虎，紀(jì)律渙散，工作作風(fēng)不嚴(yán)謹(jǐn),不能保證設(shè)計(jì)時(shí)間和進(jìn)度技術(shù)水平與實(shí)際能力25設(shè)計(jì)合理、理論分析與計(jì)算正確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，有很強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力、經(jīng)濟(jì)分析能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，文獻(xiàn)查閱能力強(qiáng)、引用合理、調(diào)查調(diào)研非常合理、可信設(shè)計(jì)合理、理論分析與計(jì)算正確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力、經(jīng)濟(jì)分析能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研比較合理、可信設(shè)計(jì)合理，理論分析與計(jì)算基本正確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，有一定的實(shí)際動(dòng)手能力，主要文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研比較可信設(shè)計(jì)基本合理，理論分析與計(jì)算無大錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無大錯(cuò)設(shè)計(jì)不合理，理論分析與計(jì)算有原則錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不可靠，實(shí)際動(dòng)手能力差，文獻(xiàn)引用、調(diào)查

3、調(diào)研有較大的問題創(chuàng)新10有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定實(shí)用價(jià)值有較大改進(jìn)或新穎的見解，實(shí)用性尚可有一定改進(jìn)或新的見解有一定見解觀念陳舊論文(計(jì)算書、圖紙)撰寫質(zhì)量50結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，層次清晰，語言準(zhǔn)確，文字流暢，完全符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙非常工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次分明，語言準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙工整、清晰結(jié)構(gòu)合理，層次較為分明，文理通順，基本達(dá)到規(guī)范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰結(jié)構(gòu)基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強(qiáng)達(dá)到規(guī)范化要求；圖紙比較工整內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達(dá)不清，錯(cuò)別字較多，達(dá)不

4、到規(guī)范化要求；圖紙不工整或不清晰指導(dǎo)教師評(píng)定成績：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日自動(dòng)化學(xué)院2010級(jí)自動(dòng)化專業(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的和任務(wù)電力電子技術(shù)是研究利用電力電子器件、電路理論和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的控制、變換和傳輸?shù)目茖W(xué)，其在電力、工業(yè)、交通、通信、航空航天等很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)不但本身是一項(xiàng)高新技術(shù)，而且還是其它多項(xiàng)高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，提高學(xué)生的電力電子領(lǐng)域綜合設(shè)計(jì)和綜合應(yīng)用能力是教學(xué)計(jì)劃中必不可少的重要一環(huán)。通過電力電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下幾個(gè)目的：1、培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用Intel網(wǎng)檢索需要的文獻(xiàn)資料。2、培養(yǎng)學(xué)生綜

5、合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。3、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)的能力。4、提高學(xué)生的電力電子裝置分析和設(shè)計(jì)能力。5、提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫水平。二、課程設(shè)計(jì)的基本要求1. 教師確定方向，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自立題目注意事項(xiàng)： 所立題目必須是某一電力電子裝置或電路的設(shè)計(jì)，題目難度和工作量要適應(yīng)在一周內(nèi)完成，題目要結(jié)合工程實(shí)際。學(xué)生也可以選擇規(guī)定題目方向外的其他電力電子裝置設(shè)計(jì)，如開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、UPS電源等，但不允許選擇其他班題目方向的內(nèi)容設(shè)計(jì)（復(fù)合變換除外）。 通過圖書館和Intel網(wǎng)廣泛檢索和閱讀自己要設(shè)計(jì)的題目方向的文獻(xiàn)資料，確定適應(yīng)自己的課程設(shè)計(jì)題目。自立題目后，首先要明

6、確自己課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。要給出所要設(shè)計(jì)裝置（或電路）的主要技術(shù)數(shù)據(jù)（如輸入技術(shù)數(shù)據(jù)，輸出技術(shù)數(shù)據(jù)，裝置容量的大小以及裝置要具有哪些功能）。如：直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速可控整流電源設(shè)計(jì)首先闡述清楚調(diào)壓調(diào)速可控整流電源要完成的功能然后給出主要技術(shù)數(shù)據(jù)輸入交流電源：三相380V10% f=50Hz直流輸出電壓：0220V50220V范圍內(nèi)，直流輸出電流額定值100A直流輸出電流連續(xù)的最小值為10A設(shè)計(jì)內(nèi)容：整流電路的選擇（方案的論證）整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算晶閘管電流、電壓額定的選擇平波電抗器電感值的計(jì)算 （主要參數(shù)計(jì)算）保護(hù)電路的設(shè)計(jì)觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)2. 在整個(gè)設(shè)計(jì)中要注意培養(yǎng)靈活運(yùn)用所學(xué)的電力電子技術(shù)

7、知識(shí)和創(chuàng)造性的思維方式以及創(chuàng)造能力。要求具體電路方案的選擇必須有論證說明，要說明其有哪些特點(diǎn)。具體電路元器件的選擇應(yīng)有計(jì)算和說明。課程設(shè)計(jì)從確定方案到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須在檢索、閱讀及分析研究大量的相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過刨析、提煉，設(shè)計(jì)出所要求的電路（或裝置）。課程設(shè)計(jì)中要不斷提出問題，并給出這些問題的解決方法和自己的研究體會(huì)。（注意：所確定的主電路方案如果沒有論證說明，成績不能得優(yōu)；設(shè)計(jì)報(bào)告最后給出設(shè)計(jì)中所查閱的參考文獻(xiàn)最少不能少于5篇，且文中有引注，否則也不能得優(yōu)）。3. 在整個(gè)設(shè)計(jì)中要注意培養(yǎng)獨(dú)立分析和獨(dú)立解決問題的能力。要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)力完成所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主電路和控制電路等詳細(xì)

8、的設(shè)計(jì)（包括計(jì)算和器件選型），嚴(yán)禁抄襲。4. 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是主電路的設(shè)計(jì)，主電路的分析說明，主電路元器件的計(jì)算和選型，以及控制電路設(shè)計(jì)。 5. 課題設(shè)計(jì)報(bào)告要求圖表規(guī)范，文字通順，邏輯性強(qiáng)。 6. 課題設(shè)計(jì)報(bào)告字?jǐn)?shù)要求為6000字左右。（A4紙打印8頁左右）三、課程設(shè)計(jì)的工作計(jì)劃課程設(shè)計(jì)時(shí)間6天。第1天上午，指導(dǎo)教師向?qū)W生講授課程設(shè)計(jì)的目的、任務(wù)、設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng)。第1天下午和第2天學(xué)生到圖書館和Intel網(wǎng)上按照指導(dǎo)教師的要求查找所需要的文獻(xiàn)，并在閱讀分析中確定自己的研究題目、技術(shù)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)內(nèi)容，交指導(dǎo)教師審閱。第3天學(xué)生的主要任務(wù)是確定方案。第4天至第6天，學(xué)生的任務(wù)是綜合所學(xué)知識(shí)

9、，進(jìn)行主電路和控制電路的設(shè)計(jì)，在老師指導(dǎo)下撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四、各班的題目方向1班題目方向：相控整流技術(shù)的工程應(yīng)用2班題目方向：交流調(diào)壓或調(diào)功技術(shù)的工程應(yīng)用3班題目方向：斬波技術(shù)的工程應(yīng)用4班題目方向：無源逆變技術(shù)的工程應(yīng)用注：星期五檢查所有學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告的題目和規(guī)范性，指出修改內(nèi)容。17周星期一提交所有畢業(yè)設(shè)計(jì)打印報(bào)告和電子檔（要求同時(shí)提交參考文獻(xiàn)中小論文和碩士論文的電子檔）目 錄1引言12車載逆變電源設(shè)計(jì)的基本要求22.1主要技術(shù)數(shù)據(jù)22.2車載電源的要求（性能要求）22.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容22.4 電路主要用途及功能介紹23電路總體方案的設(shè)計(jì)及相關(guān)原理33.1 系統(tǒng)基本原理指標(biāo)33.2 方案

10、設(shè)計(jì)34相關(guān)電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算44.1 相關(guān)電路的設(shè)計(jì)及原理44.1.1 DC/DC變換電路44.1.2 DC/AC變換電路54.2 相關(guān)參數(shù)的計(jì)算55控制電路的設(shè)計(jì)75.1 前級(jí)控制電路75.2 后級(jí)控制電路86保護(hù)電路的設(shè)計(jì)86.1輸入過電壓保護(hù)電路 86.2輸出過電壓保護(hù)電路96.3輸出過電流保護(hù)電路107課程設(shè)計(jì)總結(jié)11參考文獻(xiàn)111 引言車載逆變器是一種將汽車上的21V(柴油車為24 V)直流電轉(zhuǎn)換為家庭里通常使用的220V/50Hz交流電的電子裝置,供一般電器使用,是一種方便的車用電源轉(zhuǎn)換器。車載逆變器在國外市場受到普遍歡迎。在國外因汽車的普及率較高,外出工作或外出旅游即可用逆變器

11、連接蓄電池帶動(dòng)電器及各種工具工作。有了它就 可以在汽車上使用通常在家庭里才能使用的電器,比如電視機(jī)、DVD、冰箱、筆記本 電腦、打印機(jī)、傳真機(jī)、游戲機(jī)、攝像 機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備。通常,通過點(diǎn)煙器輸出的車載逆變器的功率為20150W,再大一些功率的車載逆變器要通過連接線接到電瓶上,可以帶動(dòng)電鉆、電熱水器、微波爐等大功率電器。在交通發(fā)達(dá)的歐美國家,車載逆變器早已成為每輛汽車的必備工具。中國進(jìn)人WTO后,國內(nèi)市場私人交通工具越來越多,因此,車載逆變器電源作為在移動(dòng)中使用的直流變交流的轉(zhuǎn)換器,會(huì)給你的生活帶來很多的方便,是一種常備的車用汽車電子裝具用品。從輸出波形來分,車載逆變器可以分為正弦波輸出和方

12、波輸出兩種。前者的輸出是與電網(wǎng)一樣的正弦波交流電,可以適應(yīng)各種負(fù)載,但電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,體積也較大;后者電路非常簡單,但對(duì)負(fù)載比較挑剔,不能驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載。結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn),目前市售的車載逆變器無一例外都采取了準(zhǔn)正弦波輸出的方案,其性能介于正弦波輸出和方波輸出之間,與方波相比使用效果有所改善,不僅能驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載,并且具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓穩(wěn)定、可靠性高、保護(hù)功能完善等特點(diǎn)1。2 車載逆變電源設(shè)計(jì)的基本要求2.1主要技術(shù)數(shù)據(jù)輸入電壓：DC 10V14.5V環(huán)境溫度：-25 +402.2車載電源的要求（性能要求）輸出電壓：AC 200V220V±10輸出頻率：50Hz

13、77;5轉(zhuǎn)換效率：大于852.3設(shè)計(jì)內(nèi)容主電路設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇、設(shè)定DC/DC升壓斬波電路設(shè)計(jì)DC/AC逆變電路設(shè)計(jì)保護(hù)電路設(shè)計(jì)控制電路設(shè)計(jì)2.4電路主要用途及功能介紹電源是電子設(shè)備的動(dòng)力部分,是一種通用性很強(qiáng)的電子產(chǎn)品。它在各個(gè)行業(yè)及日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，其質(zhì)量的好壞極大地影響著電子設(shè)備的可靠性,其轉(zhuǎn)換效率的高低和帶負(fù)載能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系著它的應(yīng)用范圍。方波逆變是一種低成本，極為簡單的變換方式，它適用于各種整流負(fù)載，但是對(duì)于變壓器的負(fù)載的適應(yīng)不是很好，有較大的噪聲。在逆變電源的發(fā)展方向上，輕量、小型、高效是其所追求的目標(biāo)。本文所介紹的逆變電源電路主要采用集成化芯片,使得電路結(jié)構(gòu)簡單、性能

14、穩(wěn)定、成本較低。因此,這種電路是一種控制簡單、可靠性較高、性能較好的電路。整個(gè)逆變電源也因此具有較高的性價(jià)比和市場競爭力。要選擇專業(yè)的正規(guī)的工廠生產(chǎn)或經(jīng)銷代理的車載逆變器產(chǎn)品。在國內(nèi)有些用戶為圖方便將一些 DC 直流電器如：手機(jī)充電器、筆記本電腦等在車上不使用自身配的 220V 電源而配上簡易轉(zhuǎn)接器直接插到點(diǎn)煙器上，這樣是不對(duì)的，汽車的電瓶電壓不穩(wěn)，直接取電可能會(huì)燒毀電器很不安全而且會(huì)大大影響電器使用壽命，因?yàn)樵瓘S家供應(yīng)的 220V 電源是廠家專為其電器設(shè)計(jì)的，有極好的穩(wěn)定性。 另外，在購買時(shí)要查看車載逆變器是否有各種保護(hù)功能，這樣才能保證電瓶和外接電器的安全。還要注意車用逆變器的波形，方波的

15、轉(zhuǎn)換器會(huì)造成供電不穩(wěn)定，可能損傷所使用的電器，所以最好選正弦波或修正正弦波形的最新型的車載逆變器2。3 電路總體方案的設(shè)計(jì)及原理3.1 系統(tǒng)基本原理指標(biāo)車載逆變器是一種能夠?qū)?DC/12V 直流電轉(zhuǎn)換為和市電相同的 AC/220V 50Hz的交流電，供一般電器使用，是一種方便的車用電源轉(zhuǎn)換器。通常設(shè)備工作空間狹小，環(huán)境惡劣，干擾大。因此對(duì)電源的設(shè)計(jì)要求也很高，除了具有良好的電氣性能外，還必須具備體積小，重量輕，成本低，可靠性高，抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。3.2方案設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)電路的整體方框圖如圖1。該電路由12V直流輸入以及輸入過壓保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、升壓斬波電路、逆變電路、控制

16、電路等組成。12V直流電壓經(jīng)過升壓斬波得到320V直流電壓，再經(jīng)逆變電路，通過調(diào)制得到220V，50Hz交流電?？刂齐娐吠ㄟ^控制斬波電路和逆變電路來控制整個(gè)電路的工作。其中輸入過壓、輸出過壓、過流保護(hù)電路構(gòu)成整個(gè)電路的保護(hù)電路。一旦輸入電壓出現(xiàn)過大或者過小時(shí)，保護(hù)電路立即啟動(dòng)，然后停止工作。輸出過壓保護(hù)電路和輸出過流保護(hù)電路與逆變電路構(gòu)成反饋回路，一旦電路輸出異常則停止逆變電路的工作。輸出過壓、過流保護(hù)輸入過壓保護(hù)220V/AC50Hz12V/DC逆變升壓斬波320V/DC控制電路圖1 整體原理方框圖 4 相關(guān)電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算4.1 相關(guān)電路的設(shè)計(jì)及原理 DC/DC變換電路直流變換電路由DC

17、/AC和整流濾波電路組成。系統(tǒng)前級(jí)高頻逆變電路采用推挽變換電路，以適應(yīng)低壓大電流輸入情況。電路結(jié)構(gòu)如圖2。Q1和Q2的基極分別接TL494的兩個(gè)內(nèi)置晶體管的發(fā)射極。中心器件變壓器T1，實(shí)現(xiàn)電壓由12V脈沖電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?20V脈沖電壓。此脈沖電壓經(jīng)過整流濾波電路變成320V高壓直流電壓。變壓器T1的工作頻率選為50KHz左右。電路正常時(shí)， TL494的兩個(gè)內(nèi)置晶體管交替導(dǎo)通，導(dǎo)致圖中晶體管Q1、Q2的基極也因此而交替導(dǎo)通，Q3和Q4 也交替導(dǎo)通，這樣使變壓器工作在推挽狀態(tài)，Q3和Q4以頻率為50KHz交替導(dǎo)通，使變壓器的初級(jí)輸入端有50KHz的交流電。當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，場效應(yīng)管Q3因?yàn)闁艠O無正偏壓而截

18、止，而此時(shí)Q2截止，導(dǎo)致場效應(yīng)管Q4柵極有正偏壓而導(dǎo)通。當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，Q2截止，場效應(yīng)管Q3因?yàn)闁艠O無正偏壓而截止，而此時(shí)Q2截止，導(dǎo)致場效應(yīng)管Q4柵極有正偏壓而導(dǎo)通。且交替導(dǎo)通時(shí)其峰值電壓為12V，即產(chǎn)生了12V/50KHz的交流電。極性電容C3濾去12V直流中的交流成分，降低輸入干擾3。濾波電容C1可取為2200uF。整流濾波電路由四只整流二極管和一個(gè)濾波電容組成。四只整流二極管D3D6接成電橋的形式，稱單相橋式整流電路。在橋式整流電路中，電容C4濾去了電路中的交流成分，此處濾波取值為10uF。圖中的推挽場效應(yīng)管Q3，Q4在工作時(shí)會(huì)通過大電流，經(jīng)過計(jì)算電流約為19A，故場效應(yīng)管的型號(hào)選擇I

19、RF650A.其最大耐壓值為200V，電流為32A，滿足要求。圖2 DC/DC變換電路4.1.2 DC/AC變換電路DC/AC電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，該變換電路為全橋橋式電路。由集成芯片ICL8038產(chǎn)生的50Hz正弦波一路輸入SG3525A內(nèi)部與鋸齒波比較產(chǎn)生兩路互補(bǔ)的正弦波調(diào)寬脈沖分別由SG3525A的高輸出端和低輸出端輸出。在本次設(shè)計(jì)中，SG3525A輸出的調(diào)寬脈沖并不直接用來驅(qū)動(dòng)全橋電路。而是分別輸入兩個(gè)與門的一個(gè)輸入端。由ICL8038產(chǎn)生的正弦波經(jīng)相應(yīng)處理后轉(zhuǎn)化為兩列相位互補(bǔ)的50Hz方波，兩列方波信號(hào)分別輸入兩個(gè)與門電路的另一個(gè)輸入端，經(jīng)過相與后可以去掉SG3525A輸出的調(diào)寬波的半

20、個(gè)周期的瞬間方波脈沖，這樣可以使避免輸出的正弦波形中的雜波干擾，使得輸出波形更加完4。同時(shí)這種方式可以減少開關(guān)管的損耗，增加開關(guān)管的可靠性，提高逆變電源的效率。圖3 DC/AC變換電路4.2相關(guān)參數(shù)的計(jì)算1.變壓器參數(shù)計(jì)算在本次設(shè)計(jì)中，變壓器輸出直流電壓： =/=311V 因電路有一定的損耗，考慮一定的裕量，故設(shè)定直流輸出電壓320V， 為變壓器原邊繞組匝數(shù)，為升壓變壓器副邊繞組匝數(shù)，為原邊直流電壓，為交流電壓輸出有效值220V?？紤]全橋電路每個(gè)橋臂上的開關(guān)管導(dǎo)通壓降為1V的肖特基整流管的導(dǎo)通壓降為0.5V，則有公式： 設(shè)定本逆變電源系統(tǒng)功率的傳遞效率為，所以而計(jì)算變壓器 副邊和原邊的匝數(shù)比為

21、： /=22 2.開關(guān)管的選取 在逆變電源中，場效應(yīng)管應(yīng)當(dāng)能承受320V的直流高壓電，考慮到電壓波動(dòng)以及一定的裕量，場效應(yīng)管的電壓參數(shù)應(yīng)大于400V,參照?qǐng)鲂?yīng)管的參數(shù)表，故選用型號(hào)為IRF820A 的場效應(yīng)管。其耐壓值為500V,最大電流為2.5A。足以滿足逆變電源320V以及最大電流1A的要求。3.輸出濾波電感選取輸出濾波電感之所以能夠提高輸出波形的質(zhì)量是因?yàn)槟孀兤鬏敵霾ㄐ蔚母叽沃C波主要降落在電感兩端，要保證輸出電壓的諧波含量較低，濾波感的高頻阻抗與濾波電容相比不能過低，因此電感值不能取得太小。增加感量可以有效的抑制低次諧波，但是增大電感量其體積和重量以及電感上線損也會(huì)相應(yīng)增加。電感值越大

22、，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間越長，波形畸變嚴(yán)重，減小電感，可以改善動(dòng)態(tài)特性，但是電流紋波增大，故電感的取值要綜合考慮。本設(shè)計(jì)選取電感電流的紋波為輸出電流Iac的30實(shí)際取Lf=5.5mH。4.輸出濾波電容選取濾波電容的作用是和濾波電感一起濾除電壓中的高次諧波，保證輸出電壓THD的要求，Cf越大，THD越小，流過逆變器的無功電流增加，增加逆變器的電流晷量，同時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)的體積增大，效率降低。濾波電容過小將會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的失真度變大。濾波電容的選取原則是在滿足THD的條件下，取值盡量小。在濾波電容選取時(shí)，一般無功電流Icf<=0.5Iac。Iomix為輸出電流最大有效值。同時(shí)濾波器的截止頻率不高于1KHz，

23、得到Cf4.6uf，實(shí)際取Cf為5uf/250VAC。為了避免在空載時(shí)電容過渡充電在其輸出端并聯(lián)電阻RL=100K。5 控制電路的設(shè)計(jì)5.1前級(jí)控制電路前級(jí)推挽逆變電路由50HZ脈沖產(chǎn)生芯片TL494控制, 其外圍電路如圖4所示圖4 TL494外圍電路圖 15腳為芯片TL494的反相輸入端，16為同相輸入端，電路正常情況下15腳電壓應(yīng)略高于16腳電壓才能保證誤差比較器II的輸出為低電平，才能使芯片內(nèi)兩個(gè)三極管正常工作。因?yàn)樾酒瑑?nèi)置5V基準(zhǔn)電壓源，負(fù)載能力為10mA。所以15腳電壓應(yīng)高于5V。過熱保護(hù)的R42為200，則15腳的電壓為6.22V大于16腳電壓。14腳輸出基準(zhǔn)電壓，因?yàn)橥仆祀娐窞殡p

24、端輸出，故將輸出控制端13腳與14腳連在一起。12腳為電源端，接外部12V電壓。8、11腳末級(jí)三極管集電極，此處亦接外接電源。9、10引腳用于輸出50K的脈沖來控制開關(guān)管。7腳為接地端，5、6腳外接震蕩電阻和電容用于控制輸出脈沖頻率。4腳為死區(qū)控制端其上加0-3.3V電壓時(shí)，可使截止時(shí)間從2%線性變化到100%，本設(shè)計(jì)中用于實(shí)現(xiàn)輸入的過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)。5.2后級(jí)控制電路此系統(tǒng)的控制核心電路是ATmegal6單片機(jī)電路，主要完成以下2個(gè)方面的工作：1)輸出SPWM控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路，控制逆變橋的通斷；2)對(duì)輸出電壓進(jìn)行AD采樣。利用ATmegal6的8位AD定時(shí)采集逆變器輸出電壓經(jīng)過交流電壓傳

25、感器及檢測(cè)轉(zhuǎn)換后反饋到單片機(jī)的AD口逆變器輸出電壓作為反饋，在CPU內(nèi)部構(gòu)成電壓閉環(huán)，用軟件實(shí)現(xiàn)PI調(diào)節(jié)，保證零誤差調(diào)節(jié)，使輸出電壓有效值恒定，不受負(fù)載變化影響。為保證輸出電壓不至于在AD采樣誤差范圍內(nèi)頻繁跳動(dòng)，還必須應(yīng)用軟件濾波，對(duì)輸出電壓微調(diào)?？刂齐娐啡鐖D5所示。圖5 ATmega16的外圍電路圖 6 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)6.1輸入過壓保護(hù)電路電源輸入過壓保護(hù)電路如圖6所示：VCC為電源電壓，VCC通過R1和R2產(chǎn)生一個(gè)分壓，該分壓加到脈沖產(chǎn)生芯片TL494的引腳1，即誤差放大器同向輸入端，引腳2為反相輸入端，電路正常情況下2腳電壓應(yīng)略高于1腳電壓才能保證誤差比較器I的輸出為低電平，才能使芯片內(nèi)

26、兩個(gè)三極管正常工作。由于引腳2與基準(zhǔn)電壓輸出端14腳相連，則引腳2的電壓為基準(zhǔn)電壓5V。但是當(dāng)輸入電壓過高超過15V時(shí)，1腳處的電壓則會(huì)高于5V，即高于2腳的電壓，則誤差放大器輸出高電平，則TL494停止工作，從而實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)5。圖6 輸入過壓保護(hù)電路6.2輸出過壓保護(hù)電路輸出過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)如圖7，電阻R41和R42對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，當(dāng)輸出電壓過高時(shí)將導(dǎo)致穩(wěn)壓管D15擊穿，使SG3525A芯片的10腳對(duì)地的電壓升高，使芯片SG3525A停止輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，切斷輸出。設(shè)允許輸出的最高電壓為230V。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值一般規(guī)定為輸出電壓的130%150%。后繼電路為220V/50Hz輸出，其中電阻R

27、41為100，可取為4.7，根據(jù)電路分壓知識(shí)，則R2上的電壓為：230×4.7÷104.7=10V 故穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為10V.電容C16為0.1uF,用來濾波。對(duì)照常用穩(wěn)壓管的參數(shù)表，用于輸出過壓保護(hù)的穩(wěn)壓管型號(hào)為1N5240A,其穩(wěn)壓值為10V,最大耗散功率為0.5W，最大工作電流為45mA，滿足電路要求。圖7 輸出過壓保護(hù)電路圖6.3輸出過流保護(hù)電路輸出電流保護(hù)電路如圖8所示：圖8 輸出過流保護(hù)電路圖電流采樣由電流互感器T2完成，電流互感器的原邊直接串聯(lián)在逆變電源的輸出端，原邊的工頻電流會(huì)在副邊感生出感應(yīng)電流。該感生電流經(jīng)過整流濾波之后通過分壓電阻R20轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后將該電壓信號(hào)輸入到電壓比較器U2A的反向端，通過與正向端的基準(zhǔn)電壓比較來輸出相應(yīng)的電平信號(hào)，該電平信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)芯片IR2110的控制端SD實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)功能。此處設(shè)定輸出最大電流為1.2A,電流互感器的原副邊匝數(shù)比為1：120.則當(dāng)輸出電流達(dá)到1.2A時(shí)，在副邊會(huì)感生出10mA的電流，經(jīng)過整流橋和濾波電容的整流濾波之后轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電流，經(jīng)過可變電阻R20后在運(yùn)放的反向端輸入一個(gè)電壓，取R20為1K,則反向端電壓為5V。調(diào)整R