【正文】 ................................ 6 總 體方案的選取 ....................................................... 6 方案比較 ........................................................... 6 方案論證 ........................................................... 6 方案選擇 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。設(shè)計(jì) 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(shì)。 主要思路是： 運(yùn)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(guò)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(guò)輸出脈沖控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通。 蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 設(shè)計(jì) (論文 )題目 : 車(chē)載逆變電源設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) : 電氣自動(dòng)化技術(shù) II 摘 要 車(chē)載逆變器就是一種能把汽車(chē)上 12V 直流電轉(zhuǎn)化為 220V/50Hz 交流電的電子裝置 ,是常用的車(chē)用電子用品。最后經(jīng)過(guò) LC 工頻濾波及相應(yīng)的輸入輸出保護(hù)電路后，輸出穩(wěn)定的準(zhǔn)正弦波，供負(fù)載使用。 關(guān)鍵詞 車(chē)載逆變器 脈沖調(diào)寬 保護(hù)電路 正弦波 TL494 SG3525A III 目 錄 摘要 .............................................................................. Ⅱ 1 緒論 .......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 3 整體電路設(shè)計(jì) ................................................................ 8 逆變電源整體框圖 .................................................... 8 脈寬調(diào)制技術(shù)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(shù)的實(shí)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(shè)計(jì) .................................. 17 逆變電源主要分立元件及其應(yīng)用 ................................... 17 場(chǎng)效應(yīng)管 .......................................................... 17 IV 穩(wěn)壓管 ............................................................. 17 與門(mén) ............................................................... 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(jiǎn)介 .............................. 21 TL494 及其應(yīng)用 .................................................... 21 SG3525A 及其應(yīng)用 .................................................. 22 ICL8038 簡(jiǎn)介及其應(yīng)用 ............................................. 26 IR2110 簡(jiǎn)介及其應(yīng)用 .............................................. 27 各芯片外圍電路 及其參數(shù)的計(jì)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(shè)計(jì) ...................................................... 34 DC/DC 變換電路 .................................................... 34 DC/AC 變換電路 .................................................... 35 逆變電源保護(hù)電路 及其參數(shù)的計(jì)算 ................................. 37 輸入過(guò)壓保護(hù)電路 ................................................. 37 輸入 欠壓保護(hù)電路 ................................................. 37 過(guò)熱保護(hù)電路 ...................................................... 38 輸出過(guò)壓保護(hù)電路 ................................................. 39 輸出過(guò)流保護(hù)電路 ................................................. 40 5 結(jié)論 .......................................................................... 41 致謝 .............................................................................. 42 參考文獻(xiàn) ......................................................................... 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)高等專(zhuān)科學(xué)校 1 1 緒論 車(chē)載逆變器及其發(fā)展 車(chē)載逆變電源是將汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)或汽車(chē)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(chē)用電源轉(zhuǎn)換設(shè)備。前者可提供不間斷的高質(zhì)量交流電，可適應(yīng)任何負(fù)載，但其技術(shù)要求及成本高，電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。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，這樣，對(duì)負(fù)載和逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響?？偫▉?lái)說(shuō)，正弦波逆變器提供高質(zhì)量的交流電，能夠帶動(dòng)任何種類(lèi)的負(fù)載，但技術(shù)要求和成本均高。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，自關(guān)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(guān)斷晶閘管 (GTO)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)等等。最初，對(duì)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(shù)，其輸出電壓的穩(wěn)定是通過(guò)輸出電壓有效值或平均值反饋控制的方法實(shí)現(xiàn)的。目前這種方法只能由高速的數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)差拍控制是一種基于微機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制方法。 Haneyoshi及 Kawamura等人首先在 PWM逆變器中采用重復(fù)控制消除周期性畸變。它的突出特點(diǎn)是穩(wěn)態(tài)特性好，控制魯棒性強(qiáng)。早期的滑模變結(jié)構(gòu)控制器采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)中。但是，就波形跟蹤質(zhì)量來(lái)說(shuō)，滑?？刂撇患爸貜?fù)控制和無(wú)差拍控制。系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題限制了電壓調(diào)節(jié)器增益的提高，因而輸出電壓的波形品質(zhì)還不是很好。電流環(huán)具有將濾波電容電流或?yàn)V波電感電流改造為可控的電流源的作用，這樣控制輸入和輸出電壓之間形成了具有單極點(diǎn)的傳遞函數(shù)，因而系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高，克服了單一的電壓瞬時(shí)值反饋控制系統(tǒng)空載容易振蕩的缺點(diǎn)。高頻隔離可以采用兩種方式實(shí)現(xiàn)：①在整流器與逆變器之間加一級(jí)高頻隔離的 DC— DC變換器；②采用高頻鏈逆變技術(shù)。輸出電壓的高性能是用電設(shè)備對(duì)逆變電源的要求，控制 方式的改進(jìn)是逆變電源達(dá)到高性能的主要手段。模塊化意味著用戶(hù)可以方便地將小容量的模塊化電源任意組合，構(gòu)成一個(gè)較大容量的逆變電源。 蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校 5 (4)小型化 在逆變電源中，決定整個(gè)裝置體積和重量的部分是變壓器和 LC濾波器，變壓器可能放在輸入部分，也可能放在輸出部分，起電壓隔離或電壓匹配的作用； LC濾波器用于濾除 PWM波中的高次諧波，濾波器的尺寸與 PWM波的頻譜特性有關(guān)。 (6)數(shù)字化 逆變電源的數(shù)字化并不是簡(jiǎn)單的指在系統(tǒng)中應(yīng)用了數(shù)字器件，如單片機(jī)及FPGA等 ，而是指整個(gè)系統(tǒng)的控制應(yīng)用數(shù)字器件的計(jì)算能力和離散控制方法來(lái)完成，隨著硬件技術(shù)的發(fā)展．處理器計(jì)算速度的提高，必然促使逆變電源向數(shù)字化方向發(fā)展。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)。圖 22是本逆變器的電路框圖。 方案 2首先通過(guò) 555型集成電路和一些電阻和電容組成的振蕩級(jí)來(lái)選定我們所需要的 50Hz 的工作頻率的信號(hào)；再由幾個(gè)三極管組成的推動(dòng)級(jí)來(lái)對(duì) 50Hz 的振蕩信號(hào)來(lái)進(jìn)行放大，同時(shí)再由幾只復(fù)合管組成推挽放大電路的基極，進(jìn)一步對(duì)其直流 電壓 直流 /直流 濾波 輸出 控制電路 驅(qū)動(dòng)電路 交流 電壓 直流 /交流 直流 電壓 推動(dòng)級(jí) 推挽輸 出級(jí) 振蕩級(jí) 交流電壓 蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校 8 進(jìn)行放大，以提高對(duì)功率輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流；然后由幾只三極管和幾只二極管、輸出級(jí)變壓器組成推挽輸出級(jí)，它將推動(dòng)級(jí)送來(lái)的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行放大，并通過(guò)變壓器將初級(jí)電壓升高到 220V 送到輸出端。 方案 3相對(duì)于 1， 2 兩種方案來(lái)說(shuō)，電路設(shè)計(jì)合理，在電路中采用了中間直流環(huán)節(jié)的高頻變壓器式逆變電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它由高頻逆變，高頻變壓器升壓，整流濾波，高頻 SPWM 逆變和輸出濾波，可以滿(mǎn)足我們?cè)O(shè)計(jì)所需要的要求，所以方案 3 是我們這次設(shè)計(jì)的最佳方案。其中輸入過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路構(gòu)成整個(gè)電路的保護(hù)電路。 圖 31 整機(jī)原理方框圖 逆變電路 I 原理如圖 32 所示。 逆變Ⅰ 整流濾波 12V/DC 逆 變Ⅱ 輸出過(guò)流保護(hù) 輸出過(guò)壓保護(hù) 輸 入 過(guò) 壓 保護(hù)、過(guò)熱保護(hù) 輸入欠壓保護(hù) 輸 出 蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校 10 圖 32 逆變 I 電路原理方框圖 逆變電路 Ⅱ 的框圖如圖 33 所示。為了使逆變電源輸出準(zhǔn)正弦波，本設(shè)計(jì)采用正弦波脈沖調(diào)制（ SPWM），