【正文】 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于 UC3524 的逆變電源設(shè)計(jì) 摘 要 逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進(jìn)行電能變幻的裝置 ， 主要應(yīng)用與銀行、通信、醫(yī)院、金融等重要機(jī)構(gòu)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括逆變電路原理分析、 微機(jī)控制電路設(shè)計(jì)、 主電路設(shè)計(jì)、主要開關(guān)器件驅(qū)動電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)， 保護(hù)設(shè)計(jì)，主電路設(shè)計(jì)采用 開關(guān)頻率 高導(dǎo)通壓降低功耗低的絕緣柵雙極晶體管 IGBT。 逆變電源輸入輸出都經(jīng)過變壓器進(jìn)行電氣隔離 ， 使 整個(gè)電路系統(tǒng) 與外接電網(wǎng)和負(fù)載 完全電氣隔離 。電源保護(hù)電路主要有過流保護(hù)、過壓保護(hù) 、短路保護(hù)，通過將主電路中的電壓電流信號反饋到控制電路中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我 保護(hù)功能。為保證輸出穩(wěn)定的交流電壓，對交流 輸出 電壓進(jìn)行取樣， 經(jīng)過采樣電路處理反饋到控制電路中進(jìn)行分析 ， 使 輸出電壓幅值穩(wěn)定在 規(guī)定 范圍 內(nèi) 。 關(guān)鍵詞 ：逆變電源， IGBT， 微機(jī)控制 ，保護(hù)電路 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II UC3524 INVERTER BASED POWER SUPPLY DESIGNED ABSTRACT Power inverter is an electrical energy using power electronics technology changing device, the main application and banking, telemunications, hospitals, financial and other important institutions. Design elements include inverter circuit analysis, puter control circuit design, the main circuit design, the main switching device drive circuit design, system antijamming design, protection design, the main circuit design using high switching frequency to reduce power consumption low conduction voltage insulated gate bipolar transistor IGBT. Inverter input and output are electrically isolated thro ugh the transformer, so that the whole circuit system with external power grid and load plete electrical isolation. Main power supply protection circuit overcurrent protection, overvoltage protection, short circuit protection, through the main circuit voltage and current signal is fed to the control circuit, to achieve selfprotection system. In order to ensure stable output AC voltage, the AC output voltage is sampled, the sampling circuit after processing the feedback to the control circuit for analysis, the amplitude of the output voltage within the specified stability. KER WORD： Power inverter， IGBT， protect current， short circuit protection, 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 前 言 ................................................................................... 1 第 1 章 逆變電源設(shè)計(jì)方案論證 ............................................. 3 設(shè)計(jì)背景 .................................................................. 3 基于 UC3524 逆變電源的設(shè)計(jì)思路 ..................... 3 逆變電源的工作原理 ......................................... 4 逆變電源的逆變電路及控制方案 ................................ 4 逆變電路 .......................................................... 4 逆變電路的驅(qū)動控制 ......................................... 6 逆變電源的特性分析 ................................................. 6 逆變電源的功能特性 ......................................... 6 逆變 電源技術(shù)特性 ............................................. 7 設(shè)計(jì)方案總體規(guī)劃 ..................................................... 8 第 2 章 逆變電源硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................. 9 逆變橋驅(qū)動器選擇 ..................................................... 9 逆變電路對驅(qū)動器的要求 .................................. 9 逆變電路驅(qū)動器選擇 ......................................... 9 逆變電源硬件設(shè)計(jì) ....................................................10 全橋逆變電路設(shè)計(jì) ............................................10 驅(qū)動脈沖發(fā)生電路設(shè)計(jì) .....................................13 逆變輸出采樣電路 ............................................15 負(fù)載供電自動切換電路 .....................................16 逆變電源保護(hù)電路 ............................................17 市電斷電監(jiān)測電路 ............................................18 電源供電電源切換電路 .....................................18 蓄電池電量監(jiān)控電路 ........................................20 微機(jī)控制 .........................................................22 逆變電源穩(wěn)定性設(shè)計(jì) ................................................24 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) .................................................................26 MAX187 工作時(shí)序 ....................................................26 MAX187 驅(qū)動程序設(shè)計(jì) .............................................26 微機(jī)軟件設(shè)計(jì)思路 ....................................................28 第 4 章 逆變電源輸出波形的改進(jìn) .........................................30 PWM 控制的基本原理 ...............................................30 單相 PWM 逆變電路及其控制方法 ............................31 SPWM 波形實(shí)現(xiàn)方法 .........................................31 SPWM 逆變電路諧波分析 ..................................34 第 5 章 總結(jié)與展望 .............................................................36 全文工作總結(jié) ..........................................................36 后續(xù)工作展望 ..........................................................37 致 謝 ..................................................................................38 參考文獻(xiàn) .............................................................................38 外文資料翻譯 ............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 逆變電源是一種采用電力電 子技術(shù)進(jìn)行電能變幻的裝置，它從交流或直流輸入 ， 經(jīng)電能變換 獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。 隨著各行各業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展和對操作性能要求的提高，許多行業(yè)的用電設(shè)備都不是直接從交流電網(wǎng)提供的交流電來獲取電能 ，而是通過各種形式對其進(jìn)行變換，從而得到各自所需的電能形式。 逆變電源就是為滿足這類行業(yè)的需求而開發(fā)的電氣設(shè)備。 逆變電源技術(shù)是一門綜合性的專業(yè)技術(shù)，它橫跨電力、電子、微處理器及自動控制等多學(xué)科領(lǐng)域，是目前電力電子產(chǎn)業(yè)和科研的熱點(diǎn)之一。逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域。 基于 UC3524 的 后 備式 逆變電源 要求輸出 220V/50Hz 的 穩(wěn)壓恒頻的單相交流電 ，輸出額定功率為 1kW。設(shè)有市電斷電、過載、短路等故障應(yīng)急處理功能。在市電斷電時(shí)，觸發(fā)內(nèi)部供電自動切換電路，完成內(nèi)部供電從市電供電到電池供電的切換，同時(shí)逆變電源自動檢測斷電，并將信息反饋到內(nèi)部微機(jī)控制，微機(jī)對反饋的斷電信息 進(jìn)行 處理，將電源輸出切換到逆變輸出 ，并在顯示器、 LED 指示燈顯示這一變換結(jié)果。 當(dāng)市電恢復(fù)正常時(shí)，逆變電源將自動完成上述相反過程。 在輸出短路或過載時(shí)，逆變電源將立刻停止交流輸出， 并將故障反饋到微機(jī)，對故障信息進(jìn)行處理，保護(hù)電源，發(fā)出 報(bào)警信號。 近年來，現(xiàn)代逆變技術(shù)主要朝著高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化以及并機(jī)技術(shù)的趨勢發(fā)展。而目前我國國內(nèi)的逆變電源按變換方式主要采用工頻變換。工頻變換逆變電源是先產(chǎn)生 50Hz 交流信號，然后利用工頻升壓器產(chǎn)生 220V 交流電。這種逆變器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但這種逆變器體積大、笨重、噪音大、價(jià)格高、效率方面也有待進(jìn)一步提高。高頻變換逆變電源是通過高頻 DCDC 變換技術(shù)，先將低壓直流變?yōu)楦哳l低壓直流，經(jīng)過高頻變壓器升壓后再整流成高壓直流，對其再進(jìn)行正弦變換，即可得到 220V/ 50Hz 正弦波交流電。 這種逆變器控 制環(huán)節(jié)較多，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電路復(fù)雜，但是因?yàn)椴捎昧烁哳l變換，因而體積小、重量輕、噪音小、效率高 。 基于上述兩種逆變方式的特性， 本課題吸收了這兩種逆變電源變換方式的優(yōu)點(diǎn)，即通過 UC3524 產(chǎn)生 50Hz 的直流方波，控制由 IGBT 組成的橋式逆變電路工作，產(chǎn)生 24V/50Hz 的方波交流電，然后利用工頻變壓器產(chǎn)生 220V 的交流電。采用了 IGBT 橋式逆變，解決了一般工頻逆變噪音大，開關(guān)損耗 高， 效率低的問題， 此外這種逆變方式的電路結(jié)構(gòu)簡單，整個(gè)逆變電源的體積就會減小。本設(shè)計(jì)的逆變電源還直接引入微機(jī)控制，無需對電 源外接微機(jī)控制模塊，提高 了整個(gè)電源工作的可靠性和結(jié)構(gòu)上的整體性。