【正文】 為 宜 ?？焖匍_(kāi)通和關(guān)斷有利于提高工作頻率 ， 減小開(kāi)關(guān)損耗。 RG 較大 ， 有利于抑制 IGBT 的電流上升率及電壓上升率 ， 但會(huì)增加 IGBT 的開(kāi)關(guān)時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗 ； RG 較小 ， 會(huì)引起電 流上升率增大 ， 使 IGBT 誤導(dǎo)通或損壞。此外，在實(shí)際應(yīng)用中為防止柵極驅(qū)動(dòng)電路出 現(xiàn)高壓尖峰，最好在柵射間并接兩只反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)壓值 與正負(fù)柵壓相同。 為此 ， 本設(shè)計(jì)中采用了 如下 兩 種措施加以改善 ： a、 在柵 — 射極間并接一個(gè)阻值為 10kΩ 的電阻，且將其并聯(lián)在柵射極最近處； b、 在 柵 射極間并聯(lián)兩只反串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管 ， 把浪涌電壓限制 在30V 以下 。 IGBT 最高耐壓值 1300V， 最大工作電流 50A，則該逆變橋輸出的實(shí)際最大功率為 ，即逆變電源的實(shí)際最大 輸出 功率為。 UC3524 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 如圖 23。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 表 21 UC3524 引腳功能 引腳號(hào) 引腳功能 1 內(nèi)部差分放 大器 EA 的反相輸入端。脈沖發(fā)生器死區(qū)時(shí)間與 CT 有關(guān) ，死區(qū)時(shí)間設(shè)定在 10μs， CT 值為 ，根據(jù) T=RT CT，可求得， RT =100kΩ。設(shè)計(jì)中，必須 保證換流過(guò)程中換流不可重疊，即一路導(dǎo)通的前提必須是另一路完全關(guān)斷，否則就會(huì)造成短路， 導(dǎo)致 換流失敗 。 內(nèi)部差分放大器的輸出電壓與輸出 脈沖占空比近似為線性關(guān)系，當(dāng)輸出電壓為 時(shí)，脈沖占空比為 45%；當(dāng)輸出電壓降為 時(shí)，脈沖占空比降為 10%；當(dāng)輸出電壓為 1V 時(shí)，占空比為 0，無(wú)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出。整流方式選擇正極性橋式整流，整流器件采用整流二極管。 圖 25 逆變輸出采樣電路 負(fù)載供電自動(dòng)切換電路 工作特性 本設(shè)計(jì)的逆變電源為后備式，所以 在市電正常情況下，負(fù)載由市電供電；當(dāng)市電故障時(shí)，負(fù)載則有逆變電源供電。市電正常時(shí)，繼電器常閉觸頭接通市電給負(fù)載供電；市電故障時(shí)，繼電器動(dòng)作，常閉觸頭斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合，接通逆變輸出，給負(fù)載供電。故為電源 設(shè)計(jì)過(guò)載保護(hù)電路是不可缺少的環(huán)節(jié)。 保護(hù)電路如圖 27 所示。 市電斷電 監(jiān)測(cè) 電路 市電斷電監(jiān)測(cè)電路對(duì)市電是否正常進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)市電突然斷電時(shí)，發(fā)出斷電信號(hào)給逆變電源；當(dāng)市電供電恢復(fù)正常時(shí)，發(fā)出 恢復(fù)供電 信號(hào)給逆變電源。 電源 供電 電源 切換電路 逆變電源除了給負(fù)載 提供電源外，其自身的運(yùn)行也要消耗電能。 LTC4414 各引腳功能見(jiàn)表22。 2 CTL 邏輯電平控制信號(hào)輸入端。該輸入通常由一個(gè)用于向負(fù)載輸送電能的 蓄 電池或其他電源來(lái)供電，使用時(shí)，通過(guò)一個(gè) ~10μF 的電容器把該引腳旁路至地，抑制負(fù)載瞬變 。整個(gè)切換過(guò)程要求迅速， 切換時(shí)間短，以保證逆變電源內(nèi)部電路持續(xù)不間斷工作。 當(dāng)市電正常供電時(shí)， SENSE 引腳電壓被拉至 Vin 引腳電壓以上達(dá) 20mV 左右， S TAT 引腳從開(kāi)路狀態(tài)變至一個(gè) 5mA的電流宿， 通過(guò)上拉電阻的作用驅(qū)動(dòng)市電 PMOSFET 導(dǎo)通。同時(shí)， LTC4414 控制 Vin 和 SENSE 引腳之間維持一個(gè) 20mV 的正向調(diào)節(jié)電壓， GATE 驅(qū)動(dòng)蓄電池 PMOSFET 導(dǎo)通，蓄電池對(duì)逆變電源供電。 MAX187 引腳排列如圖 210所示。 5 GND 接地 6 DOUT 數(shù)據(jù)輸出 7 CS 片選信號(hào)端 8 SCLK 時(shí)鐘信號(hào)輸入。 MAX187 參考電壓 取 內(nèi)部參考， SHDN 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 引腳接 VCC 電源端， REF 參考電壓引腳對(duì)地接入一個(gè) 電容 。 蓄電池電量監(jiān) 測(cè) 電路如圖 211 所示。 P0 口沒(méi)有內(nèi)置上拉電阻，在作為 I/O 口使用時(shí)，為增強(qiáng)其驅(qū)動(dòng)能力，必須外接上拉電阻。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 212 微機(jī)端口配置圖 表 24 微機(jī)端口資源配置表 端 口 配 置 端 口 配 置 P0 傳輸 128*64 圖形液晶顯示數(shù)據(jù) 逆變電源啟動(dòng) /停止控制端 負(fù)載供電自動(dòng)切換電路控制端，發(fā)出控制信號(hào)，完成負(fù)載電源的轉(zhuǎn)換 故障報(bào)警信號(hào)（聲音） 電池電量信號(hào)周期采樣控制端 啟動(dòng)逆變電源按鈕 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 12 位數(shù)據(jù)讀入端 停止逆變電源按鈕 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 時(shí)鐘信號(hào)輸出 故障報(bào)警信號(hào) （ LED 燈光） 電池電量偏低報(bào)警 負(fù)載供電模式 LED 顯示（電網(wǎng)供電） 內(nèi)部電源供電指示信號(hào) 負(fù)載供電模式 LED 顯示（逆變供電） 故障保護(hù)信號(hào) 市電斷電信號(hào)輸入端 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 微機(jī)及液晶顯示電路如圖 213 所示 ： 圖 213 微機(jī)及 液晶 顯示電路 逆變電源 穩(wěn)定 性設(shè)計(jì) 引起逆變電源工作不穩(wěn)定的因素主要有兩方面：一方面是逆變電源外 界 環(huán)境造成的，特別是逆變電源的工作環(huán)境溫度變化；另一方面是逆變電源自身產(chǎn)生的 。 （ 2） 采用物理隔離技術(shù) 為隔離電網(wǎng)中可能 參雜的各種諧波以及負(fù)載變化時(shí)帶來(lái)的各種噪聲 ，逆變電源與電網(wǎng)和負(fù)載連接時(shí) ， 使用 變壓器 將 其與電網(wǎng)和負(fù)載完全洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 的物理隔離， 即 逆變電源與電網(wǎng) 、 負(fù)載沒(méi)有直接電氣連接。 （ 4）運(yùn)用了 模數(shù)轉(zhuǎn)換 技術(shù)進(jìn)行蓄電池電量 管理 蓄電池放電過(guò)程中，電量不斷降低，對(duì)蓄電池電量的管理直接關(guān)系影響到蓄電池使用效率。 MAX187 用采樣 /保存電路和逐位比較寄存器將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 12 位的數(shù)字信號(hào)，其采樣 /保持電路不需要外接電容 。A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程：當(dāng) CS 為低電平時(shí)，在下降沿 MAX187 的 T/H 保持電路進(jìn)入保持狀態(tài)，并開(kāi)始轉(zhuǎn)換， 后， DOUT 輸出高電平，指示 A/D轉(zhuǎn)換完成。發(fā)晚脈沖后 DOUT 將置為高電平。隨后在時(shí)鐘 SC LK 的作用下，從數(shù)據(jù)輸出端 DOUT 讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)并存入兩個(gè)無(wú)符號(hào)字符變量中，將這兩個(gè)字符變量處理成 一個(gè) 16 位 無(wú)符號(hào)整形變量作為函數(shù)返回值返回到主函數(shù)中，返回值的低 12 位為有效位。 CS=0。 } SCLK=1。i4。 _nop_()。 result=hbyte。 //返回讀取的數(shù)據(jù) } 微機(jī)軟件設(shè)計(jì) 思路 微機(jī)主要處理 逆變電源 各種工作狀態(tài)信息以及發(fā)出相應(yīng)的控制命令和報(bào)警信號(hào)。 微機(jī)根據(jù)這些信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)控制命令使逆變電源工作安全穩(wěn)定，同時(shí)，通過(guò)顯示器和信號(hào)燈，顯示逆變電源當(dāng)前工作狀態(tài)和工作情況。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載短路或長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行時(shí)，逆變電源立即進(jìn)入自我保護(hù)模式，關(guān)斷逆變輸出，保護(hù)電路將信號(hào)傳輸給微機(jī)，微機(jī)處理后發(fā)出報(bào)警信號(hào)，告知操作員進(jìn)行故障查看以排除故障。 PWM 控制的基本原理 在采樣控制理論中有這樣一個(gè)結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄 脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。 71b 為三角波脈沖，圖71c 為正弦半波脈沖，但它們的沖量（面積）相同。把上述脈沖序列用寬度不等而幅值相等的另一組數(shù)量相同的脈沖序列代替 ，使矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)正弦波部分中點(diǎn)重合，且矩形脈沖和相應(yīng)的正弦脈沖部分面積（沖量）相等 ，便得到 42b 所示的脈沖波，這就是 PWM 波形。要改變等效輸出正弦波的幅值時(shí)，只要按照同一比例系數(shù)改變上述各脈沖的寬度即可。 硬件調(diào)制法 此方法 是針對(duì)面積等效法計(jì)算過(guò)程繁瑣的缺陷而提出的。但 由于此種模擬電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 對(duì)其不容易實(shí)現(xiàn)精確控制 ?？刂七^(guò)程如下： 在輸出電壓 uo 的正半周， 使 VT1 保持通態(tài) ， VT2 保持?jǐn)鄳B(tài)， VT3 和 VT4 交替導(dǎo)通。于此，uo 總可以得到 Ud 和 0 兩種電平 。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是所得到 的 SPWM 波最接近正弦波， 但該方法要求解復(fù)雜的超越方程，微機(jī)在進(jìn)行計(jì)算式需花費(fèi)大量時(shí)間，難以完成實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算。使每個(gè)脈沖的中點(diǎn)與三角 波一周期的中點(diǎn)（負(fù)峰點(diǎn)）重合，即使每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對(duì)稱。 由于諧波分析過(guò)程 很負(fù)責(zé)繁瑣，而結(jié)論卻簡(jiǎn)單直觀。 從圖可得到， PWM 波中不含有低次諧波，只含有角頻率為 ωc 及其附近的諧波，以及 2ωc、 3ωc 等附近的諧波 。其中，提高直流電壓利用率可以提高逆變電源的輸出能力。在主電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，功率開(kāi)關(guān)器件的選擇關(guān)系到整個(gè)逆變電源的工作效率，開(kāi)關(guān)器件選擇目前運(yùn)用廣泛的 IGBT，論文對(duì) IGBT 在實(shí)際中應(yīng)用應(yīng)注意的問(wèn)題做了分析。 研究了 逆變 控制系統(tǒng)中控制變量的采樣延時(shí)，為了盡量減小 A/D轉(zhuǎn)換 對(duì) 逆變 控制逆變系統(tǒng) 工作負(fù)擔(dān)加大的影響 ，進(jìn)行了輸出電 壓 A/D 采樣方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在輸出電壓反饋信號(hào) 周期 采樣 ， 轉(zhuǎn)換完成后 將 采樣結(jié)果 返回到控制系統(tǒng) ，大大 削減了微機(jī)的工作量 。微機(jī)在逆變電源中起到處理逆變電源各種工作信息，并對(duì)信息進(jìn)行分析處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令，同時(shí)將逆變電源的工作狀態(tài)信息顯示處理，供操作員觀察 檢測(cè)。有關(guān)后續(xù)研究工作，可望在以下方面取得進(jìn)展： 本設(shè)計(jì)的逆變電源輸出的是方波交流電，實(shí)際應(yīng)用中，多采用正弦波輸出，鑒于此，本設(shè)計(jì)后期工作將對(duì)逆變控制進(jìn)行改進(jìn)，采用 SPWM技術(shù)，控制逆變輸出正弦波。我還要感謝同組的各位同學(xué) ， 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見(jiàn)，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] ,Jr(late),Jack (late),Steven 路分析 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [2] 王兆安 . 電力電子技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [3] 何立民 .單 片機(jī)應(yīng) 用技術(shù) 選編 .北 京：北 京航空 航天大學(xué) 出版社， [4] 張偉 .電路設(shè)計(jì)與制版 .北京：人民郵電出版社， [5] 張占松，蔡宣三，開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì) .北京 ： 電子工業(yè)出版社，洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 20xx [6] 楊興州 .新穎開(kāi)關(guān)變換技術(shù) .北京 ： 國(guó)防工業(yè)出版社， 20xx [7] 胡斌 .電子工程師九大系統(tǒng)電路識(shí)圖寶典 .北京： 人民郵電出版社 ， [8] 郭天祥 .51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 .北京：電子工業(yè)出版社， [9] 高天光，徐振英 .數(shù)模轉(zhuǎn)換器應(yīng)用技術(shù) .北京：科學(xué)出版社， [10] 彭軍 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 20xx [11] （英） 威廉斯著，周玉坤譯 .電路設(shè)計(jì)與技巧 .北京：電子工業(yè)出版社， [12] 王建校，楊建國(guó)，寧改娣等 . 51 系列單片機(jī)及 C51 程序設(shè)計(jì) .北京：科學(xué)出版社 ， 20xx [13] 李維 .液晶顯示應(yīng)用技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社， [14] 林立，張俊亮，曹旭東等 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 —— 基于 Proteus 和：電子工業(yè)出版社， [15] 駱新全，黃玲玲 .電路仿真與 PCB 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