單相正弦波逆變電源設(shè)計(jì)論文1-wenkub
2023-07-12 13:43:45 本頁面
【正文】 的波形放大任務(wù)。題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)車載通信設(shè)備用單相正弦波逆變電源，輸出電壓波形為正弦波。該電源采用推挽升壓和全橋逆變兩級(jí)變換，在控制電路上，前級(jí)推挽升壓電路采用SG3525芯片控制，閉環(huán)反饋；逆變部分采用驅(qū)動(dòng)芯片IR2110進(jìn)行全橋逆變，采用U3990F6完成SPWM的調(diào)制，后級(jí)輸出采用電流互感器進(jìn)行采樣反饋，形成雙重反饋環(huán)節(jié)，增加了電源的穩(wěn)定性；在保護(hù)上，具有輸出過載、短路保護(hù)、過流保護(hù)、空載保護(hù)等多重保護(hù)功能電路，增強(qiáng)了該電源的可靠性和安全性；輸出交流電壓通過AD637的真有效值轉(zhuǎn)換后，再由STC89C52單片機(jī)的控制進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終將電壓值顯示到液晶12864上，形成了良好的人機(jī)界面。該電源很好的完成了各項(xiàng)指標(biāo)，效率達(dá)到了93%，輸出標(biāo)準(zhǔn)的50Hz正弦波。設(shè)計(jì)中主電路采用電氣隔離、DCDCAC的技術(shù)，控制部分采用SPWM（正弦脈寬調(diào)制）技術(shù)，利用對(duì)逆變?cè)娏OSFET的驅(qū)動(dòng)脈沖控制，使輸出獲得交流正弦波的穩(wěn)壓電源。電路工作時(shí)，兩只對(duì)稱的功率開關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小效率高。開關(guān)的開通和關(guān)斷受外部PWM信號(hào)控制，電感L將交替地存儲(chǔ)和釋放能量，電感儲(chǔ)能后使電壓泵升，而電容可將輸出電壓保持平穩(wěn)，通過改變PWM控制信號(hào)的占空比可以相應(yīng)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的變化。所以采用方案一。 半橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖方案二：全橋DCAC變換器。半橋和全橋的開關(guān)管的耐壓都為,而半橋輸出的電壓峰值是，全橋輸出電壓的峰值是，所以在獲得同樣的輸出電壓的時(shí)候，全橋的供電電壓可以比半橋的供電電壓低一半。方案比較：方案一的優(yōu)點(diǎn)在于可以使用很少的元器件構(gòu)成輔助電源一，但是效率較低。利用電流傳感器和電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓輸出，經(jīng)AD637進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換后，由ADC0832進(jìn)行讀數(shù)， 系統(tǒng)組成，先采用DCDC變換器把12V蓄電池的電壓升至312V，保證輸出真有效值為36V的正弦波不出現(xiàn)截止失真和飽和失真?？蛰d檢測(cè)電路使得當(dāng)沒有負(fù)載接入時(shí)，讓系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式，當(dāng)有負(fù)載接入時(shí)，才進(jìn)行逆變工作模式。 系統(tǒng)組成圖2. 單元硬件電路設(shè)計(jì) DCDC變換器控制電路的設(shè)計(jì)。和設(shè)定了PWM芯片的工作頻率，計(jì)算公式為。為軟啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定電容。當(dāng)正弦值為最大值時(shí)，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則最小，反之，當(dāng)正弦值較小時(shí)，脈沖的寬度也小，而脈沖間的間隔則較大，這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小，稱為正弦波脈寬調(diào)制。 U3990引腳圖可以補(bǔ)充一些U3990芯片資料和電路（內(nèi)部結(jié)構(gòu)、封裝、引腳端功能） 真有效值轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)真有效值轉(zhuǎn)換電路采用高精度的AD637芯片，可測(cè)量的信號(hào)有效值高達(dá)7V，%，3dB帶寬為8MHz，可對(duì)輸入信號(hào)的電平以dB形式表示。為輸出電壓經(jīng)5倍分壓后的真有效值電壓輸出口。最終輸出電流真有效值可由下式?jīng)Q定。當(dāng)電流過流時(shí)比較器輸出是高電平產(chǎn)生保護(hù)，使SPWM不輸出，控制場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉，等故障消除，比較器輸出低電平，逆變器又自動(dòng)恢復(fù)工作。若有電流輸出，使導(dǎo)通，從而使RS_CK為低電平，連續(xù)輸出SPWM波形，逆變器正常工作。 電流檢測(cè)電路圖 死區(qū)時(shí)間控制電路的設(shè)計(jì)，通過用數(shù)字電路延時(shí)實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間設(shè)置，很顯明獲得死區(qū)時(shí)間的方法是驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下降延不延時(shí)，只延時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升延，電路中采用了74HC08的與門邏輯電路集成芯片，為了使波形最小失真，死區(qū)時(shí)間設(shè)為150ns，電阻選47kΩ，電容選30pF。為輸出電流，單位為A。⑴計(jì)算峰值磁通。⑵計(jì)算每伏最佳匝數(shù)。 ()取為10V，經(jīng)計(jì)算，取5匝。②計(jì)算副邊匝數(shù)。 低通濾波器的設(shè)計(jì)。它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。 ADC0832工作時(shí)序圖 。采用YJD12864C—1（漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊），可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM），顯示內(nèi)容為128列64行。 測(cè)試儀器與設(shè)備序號(hào)名稱、型號(hào)、規(guī)格數(shù)量備注1TDS1012數(shù)字存儲(chǔ)示波器（60MHz、）1泰克科技（中國）有限公司2UT70A數(shù)字萬用表1優(yōu)利德有限公司3YB33150函數(shù)/任意波信號(hào)發(fā)生器（15MHz）1臺(tái)灣固緯電子有限公司 指標(biāo)測(cè)試和測(cè)試結(jié)果在測(cè)試前，先對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試，首先把接入跳線帽，使得系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，調(diào)節(jié)RP1，使DCDC變換器輸出電壓為52V，然后調(diào)節(jié) 使DCAC變換器輸出真有效值電壓為36V。 輸出正弦波的測(cè)試 將示波器表筆接到輸出端，可以觀察到標(biāo)準(zhǔn)的50Hz的正弦波波形，無明顯失真。② 各路輸出電壓、電流的測(cè)量應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。（3）測(cè)試結(jié)果與分析： 效率測(cè)試結(jié)果電壓（V）電流(A)功率(W)輸入輸出由上表可計(jì)算得。在輸出端接入3個(gè)串聯(lián)的10Ω的電阻作為負(fù)載。系統(tǒng)工作正常。 空載待機(jī)功能測(cè)試（1）定義：當(dāng)無負(fù)載接入時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉輸出進(jìn)入待機(jī)模式。接入負(fù)載后，系統(tǒng)就開始進(jìn)入逆變工作狀態(tài)，此時(shí)工作指示燈（紅色）常亮。（3）測(cè)試結(jié)果：接入30Ω負(fù)載，調(diào)節(jié)，輸出電壓可在20到36之間變化。在所測(cè)試的項(xiàng)目中，電流顯示功能沒有成功，原因是AD637部分輸出與輸入不成線性比例關(guān)系，而電流互感器輸出是正確的。5. 結(jié)論 該單相正弦波逆變電源的輸入為12VDC，輸出為36V/50Hz交流電。測(cè)試后發(fā)現(xiàn)到，在DCDC電路中，變壓器的匝比制作的稍微少了一點(diǎn)，若增加副邊匝比5匝，則可以增大輸出功率，降低輸出正弦波的失真。（2）負(fù)載不可低于10Ω。F/25V127電解電容220181。H143蜂鳴器/144電阻10Ω845電阻100Ω446電阻150Ω247電阻200Ω148電阻149電阻1kΩ750電阻 kΩ451電阻10 kΩ852電阻15 kΩ253電阻20 kΩ454電阻36 kΩ155電阻 kΩ256電阻100 kΩ657電阻100 kΩ/1W258電阻47 kΩ459電阻2M Ω160精密電位器500 kΩ261精密電位器20 kΩ162精密電位器10 kΩ1附錄3 電路原理圖及印制板圖附錄3圖1 DCDC電路原理圖附錄3圖2 DCDC電路印制板圖元件布局圖附錄3圖3 DCDC電路印制板圖底層圖附錄3圖4 DCAC電路原理圖附錄3圖5 DCAC電路印制板圖元件布局圖附錄3圖6 DCAC電路印制板圖頂層圖附錄3圖7 DCAC電路印制板圖底層圖附錄3圖8 DCAC電路控制板印制板圖元件布局圖附錄3圖9 DCAC控制板印制板圖頂層圖附錄3圖10 DCAC電路控制板印制板圖
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1