【正文】 。 [2] 采用逆變技術(shù)的優(yōu)越性在現(xiàn)代逆變技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域中，許多用電設(shè)備和系統(tǒng)都有一個(gè)發(fā)展的過程。由磁放大式到硅二極管整流式，再到可控管（晶閘管）整流式，直到發(fā)展到逆變式，這不僅是因?yàn)楝F(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展為逆變技術(shù)的采用提供了必要的條件，更重要的還是因?yàn)椴捎媚孀兗夹g(shù)有很多優(yōu)越性：(1)靈活的調(diào)節(jié)輸出電壓或電流的幅度和頻率 通過控制回路，我們可以控制逆變電路的工作頻率和輸出時(shí)間比例，從而使輸出電壓或電流的頻率和幅值按照人們的意愿或設(shè)備的工作要求來靈活的變化。(2)將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換成交流電或其他形式的直流電 例如，不間斷斷電源設(shè)備再電網(wǎng)停電時(shí)，將蓄電池中的直流電逆變成交流電，供計(jì)算機(jī)等用電設(shè)備使用，不間斷其工作，從而不會造成太大損失。(3)明顯的減少設(shè)備的體積和重量，節(jié)省材料很多用電設(shè)備中，變壓器有以下公式：U=KfNSBm （11）式中：U―繞組電壓 K―波形系數(shù)（正弦波為 ，方波為 4） F―工作頻率（ HZ） N―繞組線圈匝數(shù) S―變壓器鐵心的有效橫截面積（ ㎡ ） Bm―鐵芯工作最大磁密度（ T）由（11）公式可知，當(dāng) U，K 和 Bm都不變時(shí)，NS 與 f成反比關(guān)系，既 NS=U/KBmf （12）在功率變換電路中，U 一般為市電級電壓，變化不會太大，各種磁性材料允許的磁通密度也不會相差太大。但是，如果能將變壓器繞組中所加電壓的頻浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2022屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 率大幅度提高，則變壓器繞組匝數(shù)與有效橫截面積之積就會顯著減小。比如，如果 f有 50HZ增加到 50KHZ，提高 1000倍，則 NS將會減小為原來的千分之一，假設(shè) N變?yōu)樵瓉淼?1/40， S變?yōu)樵瓉淼?1/25，可見變壓器的體積和重量明顯的減小了，當(dāng)然也節(jié)約了制作變壓器的剛材和磁性材料。(4)高效節(jié)能例如，傳統(tǒng)的、采用工頻變壓器的整流式電源設(shè)備的功率因數(shù)一般在 至 0. 8之間，這是因?yàn)槠潆娏髦C波成分和相移角都比較大?，F(xiàn)代功率因數(shù)概念由式給出: （13）式中 PF —功率因數(shù)(Power Factor ) P —有功功率(W) S —視在功率(VA) U —輸入電壓有效值(V) I —輸入電流有效值(A) I1 —輸入電流基波有效值(A) φ 一輸入電流基波與電壓波形的相位角我們把 定義成為諧波因數(shù)，把 cosφ 叫做相位因數(shù)，這樣功率因數(shù)就等于諧波因數(shù)與相位因數(shù)的乘積。在逆變器中，對輸入電壓進(jìn)行全波不控整流再進(jìn)行逆變，φ 很小，cosφ≈1，如果采用功率因數(shù)校正技術(shù)(Power Factor Corrector，PFC )，能使輸入電流的諧波成分變得很小，從而使 y≈l。這樣，PF≈1，節(jié)能的效果也是非常明顯的。(5)動態(tài)響應(yīng)快、控制性能好、電氣性能指標(biāo)好 由于逆變電路得工作頻率高，調(diào)節(jié)周期短，使得電源設(shè)備得動態(tài)響應(yīng)或者說動態(tài)特性很好。(6)保護(hù)快由于逆變器工作頻率高，控制速度快，對保護(hù)信號的反應(yīng)也快，從而增加了系統(tǒng)的可靠性。 [2]因此，研究一種體積小、可靠性高，動態(tài)響應(yīng)速度快的新型逆變電源在理論上和實(shí)際應(yīng)用中都有著十分重要的意義。無論是在國內(nèi)還是在國際上，對逆變電源得研究一直被人們所重視，況且前人在這領(lǐng)域也已經(jīng)取得了很多非常有浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2022屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值得研究成果。第二章 課題有關(guān)內(nèi)容的研究現(xiàn)狀 逆變器主電路的基本形式常用逆變器主電路的基本形式有三種分類方法:按照相數(shù)分類，可分為單相和三相。按照直流測波形和交流側(cè)波形分類，可分為電壓源型和電流源型逆變器，按電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以分為單端正激(Forward)、單端反激(Flyback)、升壓(Boost式、降壓(Buck)式、推挽(Pullpush)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、半橋(Halfbridge)結(jié)構(gòu)、全橋(Fullbridge)結(jié)構(gòu)等。 理想的逆變器，從直流變到交流的功率總是一定值而沒有脈動，直流電壓波形和電流波形中也不應(yīng)該產(chǎn)生波動。而在實(shí)際逆變電路中，因?yàn)槟孀兤鞯拿}動數(shù)值有限，因而逆變功率是脈動的。當(dāng)逆變器的逆變功率的脈動波形由直流電流來體現(xiàn)時(shí)，稱之為電壓源型逆變器，直流電源是恒壓源。電壓源型逆變器直流側(cè)有較大的直流濾波電容。當(dāng)逆變器的逆變功率的脈動波形由直流電流來體現(xiàn)時(shí)，稱之為電流源型逆變器，直流電源是恒流源。電流源型逆變器直流側(cè)接有較大的濾波電感。此外，控制逆變器輸出量(電壓或電流)有兩種方法，一種是脈沖幅度調(diào)制PAM，其特點(diǎn)是保持脈沖寬度不變而改變脈沖幅值:另一種是脈沖寬度調(diào)制PWM，其特點(diǎn)是保持脈沖幅值不變而改變脈沖寬度。 [3] 逆變電源的關(guān)鍵問題 (1)高頻變壓器的穩(wěn)定性：很難采購到符合自己要求的變壓器。對于工業(yè)產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)有一個(gè)在規(guī)定范圍內(nèi)通用的規(guī)范化的參數(shù)，這對磁性元件來說是非常困難的。而表征磁性元件的大多數(shù)參數(shù)（電感量，電壓，電流，處理能量，頻浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2022屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 率，匝比，漏感，損耗）對制造商是無所適從的?？删C合考慮成本，體積，重量和制造的困難程度，在一定的條件下可獲得較滿意的結(jié)果。(2)推挽電路中的驅(qū)動電路由于推挽結(jié)構(gòu)的偏磁而無法避免偏磁現(xiàn)象的產(chǎn)生，但可采用一些辦法來減輕偏磁現(xiàn)象。主要解決方法有:1，采用峰值電流控制，這是目前最有效的抑制偏磁的辦法。2，設(shè)計(jì)變壓器的時(shí)候，注意初級兩個(gè)繞組的對稱性要良好。 [4] (3)克服或減輕偏磁主要還是從其開關(guān)管的驅(qū)動方式著手，即采用電壓電流型 PWM控制。常用的控制芯片有 KA7500B, SG352, TL494等。在 PWM逆變器中，軟開關(guān)技術(shù)的研究。目的是要實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制軟開關(guān)技術(shù)，就是將軟開關(guān)技術(shù)引進(jìn)到 PWM逆變器中，使它既能保持原來的優(yōu)點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)工作。 [5] 車載逆變電源的現(xiàn)狀目前市場上的車載逆變器的分類主要按輸出的波形分，主要分為兩大類：一類是方波逆變器，另一類是正弦波逆變器。其中純方波逆變器輸出的則是質(zhì)量較差的方波交流電，其正向最大值到負(fù)向最大值幾乎在同時(shí)產(chǎn)生（如圖 21） ，這樣，對負(fù)載和逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響。同時(shí)，其負(fù)載能力差，僅為額定負(fù)載的 40－60 ％，不能帶感性負(fù)載。如所帶的負(fù)載過大，方波電流中包含的三次諧波成分將使流入負(fù)載中的容性電流增大，嚴(yán)重時(shí)會損壞負(fù)載的電源濾波電容。而正弦波逆變器中包括修正正弦波逆變器和純正弦波逆變器。其中修正正弦波逆變器，其輸出波形從正向最大值到負(fù)向最大值之間有一個(gè)時(shí)間間隔（如圖 21） ，使用效果非常不錯(cuò)。 [6]雖然純正弦波逆變器提供高質(zhì)量的交流電，能夠帶動任何種類的負(fù)載，但技術(shù)要求和成本均比較高。況且修正正弦波逆變器輸出的電壓可以滿足我們絕大部分的用電需求，效率高，噪音小，售價(jià)適中，因而成為市場中的主流產(chǎn)品。浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2022屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 方波純正弦波 修正正弦波圖 21 各種逆變器產(chǎn)生的波形圖 本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了逆變器的主要結(jié)構(gòu)形式和逆變電源遇到的關(guān)鍵問題，同過對三種波形的逆變器的比較，決定設(shè)計(jì)一個(gè)修正正弦波的逆變器。在低成本的車載逆變器市場中方波逆變器占了很大一部分，設(shè)計(jì)一個(gè)低成本的修正正弦波逆變器正是現(xiàn)在市場的主流趨勢，其應(yīng)用前景是非常廣闊的。浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2022屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第三章 車載逆變電源原理 車載逆變電源的介紹車載逆變電源可以把汽車上的 12V/24V直流電轉(zhuǎn)變成大多數(shù)電器所需要的220V交流電。功率開關(guān)把輸入的直流電壓轉(zhuǎn)變成脈寬調(diào)制的交流電壓,然后利用推挽逆變器和高頻變壓器把交流電壓升高,再用全波整流把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流,最后由全橋變換器把高壓直流逆變成所需交流電。電源轉(zhuǎn)換器可作為移動交流電源在車輛、船舶上使用,也適合與太陽能電池配合使用,能夠方便地為這些電器設(shè)備提供交流電。浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2022屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 主要芯片介紹 TL494 芯片簡介圖 31 TL494芯片管腳圖電壓型脈寬調(diào)制(PWM)控制電路 TL494CN是單片雙極型線性集成電路，包含了脈寬調(diào)制型開關(guān)電源的所有控制部分。它內(nèi)部包括有 5V參考電源、兩個(gè)誤差放大器、觸發(fā)器、輸出控制電路、脈寬調(diào)制比較器，死區(qū)時(shí)間比較器和一個(gè)振蕩器。它的開關(guān)工作頻率為 KHZ至 300KHZ,輸出電壓可達(dá) 40V,工作溫度范圍為 070℃，TL494CN 的封裝形式為 16線塑封雙列直插式。特點(diǎn)：(1)內(nèi)部經(jīng)過修調(diào)的 5V基準(zhǔn)電壓源精度達(dá)到 1%(2)未相連的輸出晶體管具有 200mA的陷電流和灌電流能力(3)輸出控制以適應(yīng)推挽輸出和單端輸出(4)通過死區(qū)時(shí)間控制可調(diào)整占空比周期(5)完整得 PWM控制線路(6)片上振蕩器可進(jìn)行主從型工作浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2022屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 (7)內(nèi)部控制線路可禁止雙脈沖出現(xiàn)在任何一個(gè)輸出端。功能描述：振蕩器的振蕩(開關(guān))頻率由外接的定時(shí)電阻(RT)和定時(shí)電容(CT)決定。 鋸齒波的幅度與誤差放大器的輸出電壓由脈寬調(diào)制(PWM)比較器的輸出送到脈沖驅(qū)動觸發(fā)器和輸出控制邏輯。誤差電壓由誤差放大器產(chǎn)生，誤差放大器將輸出電壓和 5V內(nèi)部參考源之間的電壓差放大。第二個(gè)誤差放大器通常用來完成電流限制功能。輸出控制邏輯(13 腳)用來選擇輸出功率管是推挽輸出還是單端輸出死區(qū)時(shí)間控制用來防止兩個(gè)輸出晶體管的通態(tài)交疊。如果死區(qū)時(shí)間控制(4腳)接地，死區(qū)時(shí)間約占總周期的 35%?？梢杂猛饨与娮韬碗娙輥砀纳普`差放大器的頻響。這些外接元件通常接在補(bǔ)償端(3 腳)和誤差放大器的反向輸入端 (2 腳或 15腳))之間。兩個(gè)或更多的 TL494CN的開關(guān)頻率能夠進(jìn)行同步(主從方式)。充電電流由主片來提供，放電電流由所有的從片來完成，僅主片需要定時(shí)電阻 RT。 TL494 各引腳功能