【正文】 蘭州工業(yè)高等專科學校 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 設計 (論文 )題目 : 車載逆變電源設計 專 業(yè) : 電氣自動化技術 II 摘 要 車載逆變器就是一種能把汽車上 12V 直流電轉(zhuǎn)化為 220V/50Hz 交流電的電子裝置 ,是常用的車用電子用品。在日常生活中逆變器的應用也很廣泛 ,比 如筆記本電腦、錄像機和一些電動工具等。 本 設計主要 基于 開關電源電路技術 等基礎 知識，采用二次逆變 實現(xiàn)逆變器的設計 。 主要思路是： 運用 TL494 以及 SG3525A 等芯片 ,先 將 12V 直流電源升壓為320V/50Hz 的高頻交流電，再經(jīng)過整流濾波將高頻交流電整流為高壓直流電，然后采用正弦波脈沖調(diào)制法，通過輸出脈沖控制開關管的導通。最后經(jīng)過 LC 工頻濾波及相應的輸入輸出保護電路后，輸出穩(wěn)定的準正弦波，供負載使用。 本設計 具有靈活方便、適用范圍廣的特點，基本能夠滿足實踐需求。而且本設計采用高頻逆變方式，具有噪聲降低、反應速度提高以及 電路調(diào)整靈活的優(yōu)點。設計 符合逆變電源 小型化、輕量化、高頻化以及高可靠性、低噪聲的發(fā)展趨勢。 關鍵詞 車載逆變器 脈沖調(diào)寬 保護電路 正弦波 TL494 SG3525A III 目 錄 摘要 .............................................................................. Ⅱ 1 緒論 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 車載逆變器及其發(fā)展 .................................. 錯誤 !未定義書簽。 逆變 電源 技術 的 發(fā)展 概況 ............................................ 4 逆變電源的發(fā)展趨勢 .................................. 錯誤 !未定義書簽。 2 設計總體目標 ................................................................ 6 設計要求 及系統(tǒng)指標 .................................................. 6 總 體方案的選取 ....................................................... 6 方案比較 ........................................................... 6 方案論證 ........................................................... 6 方案選擇 ........................................... 錯誤 !未定義書簽。 3 整體電路設計 ................................................................ 8 逆變電源整體框圖 .................................................... 8 脈寬調(diào)制技術及其原理 .............................................. 11 PWM 控制的基本原理 ............................................... 11 PWM 逆變電路 ...................................................... 12 正弦波脈寬調(diào)制技術的實現(xiàn)方法 ................................... 14 軟件生成法 ........................................................ 15 硬件調(diào)制法 ........................................................ 15 4 逆變電源元器件特性及各部分電路設計 .................................. 17 逆變電源主要分立元件及其應用 ................................... 17 場效應管 .......................................................... 17 IV 穩(wěn)壓管 ............................................................. 17 與門 ............................................................... 18 變壓器 ............................................................. 19 電流互感器 ........................................................ 20 逆變電源主要集成芯片及其功能簡介 .............................. 21 TL494 及其應用 .................................................... 21 SG3525A 及其應用 .................................................. 22 ICL8038 簡介及其應用 ............................................. 26 IR2110 簡介及其應用 .............................................. 27 各芯片外圍電路 及其參數(shù)的計算 ................................... 29 ICL8038 外圍電路 .................................................. 29 TL494 外圍電路 .................................................... 30 SG3525A 外圍電路 .................................................. 31 IR2110 外圍電路 ................................................... 33 各變換電路設計 ...................................................... 34 DC/DC 變換電路 .................................................... 34 DC/AC 變換電路 .................................................... 35 逆變電源保護電路 及其參數(shù)的計算 ................................. 37 輸入過壓保護電路 ................................................. 37 輸入 欠壓保護電路 ................................................. 37 過熱保護電路 ...................................................... 38 輸出過壓保護電路 ................................................. 39 輸出過流保護電路 ................................................. 40 5 結(jié)論 .......................................................................... 41 致謝 .............................................................................. 42 參考文獻 ......................................................................... 43 附錄 .............................................................................. 44 V 附錄 1 元器件清單 ........................................................... 44 附錄 2 逆變電源原理圖 ....................................................... 45 蘭州工業(yè)高等?？茖W校 1 1 緒論 車載逆變器及其發(fā)展 車載逆變電源是將汽車發(fā)動機或汽車電瓶上的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供一般電器產(chǎn)品使用，是一種較方便的車用電源轉(zhuǎn)換設備。它是常用的車用汽車電子用品。通過它可以在汽車上使用平時我們用市電才能工作的電器，比如電視機、筆記本電腦、電鉆、醫(yī)療急救儀器、軍用車載設備等，可應用于各個行業(yè)領域。按照輸出波形來分，車載逆變電源可分為正弦波輸出和方波輸出兩種。前者可提供不間斷的高質(zhì)量交流電，可適應任何負載，但其技術要求及成本高，電路結(jié)構(gòu)比較復雜。后者提供的交流電的質(zhì)量較差，且?guī)лd能力差，不能接 “ 感性負載 ” 。雖有較多的缺點，但是其技術要求低，體積小，電路簡單，價格低。 車載逆變電源按輸出來分 主要分兩類，一類是修正正弦波逆變器和純方波逆變器，另一類是正弦波逆變器。純方波 逆變器輸出的則是質(zhì)量較差的方波交流電，其正向最大值到負向最大值幾乎在同時產(chǎn)生，這樣，對負載和逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響。同時，其負載能力差，僅為額定負載的 40%－ 60%，不能帶感性負載 [1]。如所帶的負載過大，方波電流中包含的三次諧波成分將使流入負載中的容性電流增大，嚴重時會損壞負載的電源濾波電容 [2]， 方波逆變器的制作方法采用簡易的多諧振蕩器，其技術屬于 50 年代的水平，將逐漸退出市場。 針對上述缺點，近年來出現(xiàn)了準正弦波（或稱改良正弦波、修正正弦波、模擬正弦波等等）逆變器，其輸出波形從正向最大值到負向 最大值之間有一個時間間隔，使用效果有所改善，但準正弦波的波形仍然是由折線組成，屬于方波范疇，連續(xù)性不好?？偫▉碚f，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載，但技術要求和成本均高。準正弦波逆變器可以滿足我們大部分的用電需求，效率高，噪音小，售價適中，因而成為市場中的主流產(chǎn)品 逆變電源技術的 發(fā)展概況 逆變電源出現(xiàn)于電力電子技術飛速發(fā)展的 20世紀 60年代，逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，器件的發(fā)展帶動著逆變電源的發(fā)展。最初的逆變電源采用晶閘管 (SCR)作為逆變器的開關器件， 稱為可控硅逆變電源。由于 SCR是一種沒有自關斷能力的器件，因此必須通過增加換流電路來強迫關斷蘭州工業(yè)高等專科學校 2 SCR， SCR的換流電路限制了逆變電源的進一步發(fā)展。隨著半導體制造技術和變流技術的發(fā)展，自關斷的電力電子器件脫穎而出，相繼出現(xiàn)了電力晶體管 (GTR)、可關斷晶閘管 (GTO)、功率場效應晶體管 (MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)等等。自關斷器件在逆變器中的應用大大提高了逆變電源的性能。由于自關斷器件的使用，使得開關頻率得以提高。從而逆變橋輸出電壓中低次諧波的頻率比較高，使輸出濾波器的尺寸得以減小，而且對非線 性負載的適應性得以提高。最初，對于采用全控型器件的逆變電源在控制上普遍采用帶輸出電壓有效值或平均值反饋的 PWM控制技術，其輸出電壓的穩(wěn)定是通過輸出電壓有效值或平均值反饋控制的方法實現(xiàn)的。采用輸出電壓有效值或平均值反饋控制的方法具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)的優(yōu)點，但存在以下缺點：①對非線性負載的適應性不強；②死區(qū)時間的存在將使 PWM波中含有不易濾掉的低次諧波，使輸出電壓出現(xiàn)波形畸變；③動態(tài)特性不好，負載突變時輸出電壓調(diào)整時間長。為了克服單一電壓有效值或平均值反饋控制方法的不足，實時反饋控制技術獲得應用，它是近十年來 發(fā)展起來的新型電源控制技術，目前仍在不斷地完善和發(fā)展之中，實時反饋控制技術的采用使逆變電源的性能有了質(zhì)的飛躍。實時反饋控制技術多種多樣，主要有以下幾種： (1)諧波補償控制 當逆變電源的負載為整流負載時，由于負載