【正文】 為 宜 ?？焖匍_通和關(guān)斷有利于提高工作頻率 ， 減小開關(guān)損耗。 RG 較大 ， 有利于抑制 IGBT 的電流上升率及電壓上升率 ， 但會增加 IGBT 的開關(guān)時間和開關(guān)損耗 ； RG 較小 ， 會引起電 流上升率增大 ， 使 IGBT 誤導通或損壞。此外，在實際應(yīng)用中為防止柵極驅(qū)動電路出 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 與正負柵壓相同。 為此 ， 本設(shè)計中采用了 如下 兩 種措施加以改善 ： a、 在柵 — 射極間并接一個阻值為 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際最大功率為 ，即逆變電源的實際最大 輸出 功率為。 UC3524 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 如圖 23。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 表 21 UC3524 引腳功能 引腳號 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)時間與 CT 有關(guān) ，死區(qū)時間設(shè)定在 10μs， CT 值為 ，根據(jù) T=RT CT，可求得， RT =100kΩ。設(shè)計中，必須 保證換流過程中換流不可重疊，即一路導通的前提必須是另一路完全關(guān)斷，否則就會造成短路， 導致 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，當輸出電壓為 時，脈沖占空比為 45%；當輸出電壓降為 時，脈沖占空比降為 10%；當輸出電壓為 1V 時，占空比為 0，無驅(qū)動脈沖輸出。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 負載供電自動切換電路 工作特性 本設(shè)計的逆變電源為后備式，所以 在市電正常情況下，負載由市電供電；當市電故障時，負載則有逆變電源供電。市電正常時，繼電器常閉觸頭接通市電給負載供電；市電故障時，繼電器動作，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，接通逆變輸出，給負載供電。故為電源 設(shè)計過載保護電路是不可缺少的環(huán)節(jié)。 保護電路如圖 27 所示。 市電斷電 監(jiān)測 電路 市電斷電監(jiān)測電路對市電是否正常進行監(jiān)測，當市電突然斷電時，發(fā)出斷電信號給逆變電源；當市電供電恢復正常時，發(fā)出 恢復供電 信號給逆變電源。 電源 供電 電源 切換電路 逆變電源除了給負載 提供電源外，其自身的運行也要消耗電能。 LTC4414 各引腳功能見表22。 2 CTL 邏輯電平控制信號輸入端。該輸入通常由一個用于向負載輸送電能的 蓄 電池或其他電源來供電，使用時，通過一個 ~10μF 的電容器把該引腳旁路至地，抑制負載瞬變 。整個切換過程要求迅速， 切換時間短，以保證逆變電源內(nèi)部電路持續(xù)不間斷工作。 當市電正常供電時， SENSE 引腳電壓被拉至 Vin 引腳電壓以上達 20mV 左右， S TAT 引腳從開路狀態(tài)變至一個 5mA的電流宿， 通過上拉電阻的作用驅(qū)動市電 PMOSFET 導通。同時， LTC4414 控制 Vin 和 SENSE 引腳之間維持一個 20mV 的正向調(diào)節(jié)電壓， GATE 驅(qū)動蓄電池 PMOSFET 導通，蓄電池對逆變電源供電。 MAX187 引腳排列如圖 210所示。 5 GND 接地 6 DOUT 數(shù)據(jù)輸出 7 CS 片選信號端 8 SCLK 時鐘信號輸入。 MAX187 參考電壓 取 內(nèi)部參考， SHDN 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 引腳接 VCC 電源端， REF 參考電壓引腳對地接入一個 電容 。 蓄電池電量監(jiān) 測 電路如圖 211 所示。 P0 口沒有內(nèi)置上拉電阻，在作為 I/O 口使用時，為增強其驅(qū)動能力，必須外接上拉電阻。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 212 微機端口配置圖 表 24 微機端口資源配置表 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 /停止控制端 負載供電自動切換電路控制端，發(fā)出控制信號，完成負載電源的轉(zhuǎn)換 故障報警信號（聲音） 電池電量信號周期采樣控制端 啟動逆變電源按鈕 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 時鐘信號輸出 故障報警信號 （ LED 燈光） 電池電量偏低報警 負載供電模式 LED 顯示（電網(wǎng)供電） 內(nèi)部電源供電指示信號 負載供電模式 LED 顯示（逆變供電） 故障保護信號 市電斷電信號輸入端 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 微機及液晶顯示電路如圖 213 所示 ： 圖 213 微機及 液晶 顯示電路 逆變電源 穩(wěn)定 性設(shè)計 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載變化時帶來的各種噪聲 ，逆變電源與電網(wǎng)和負載連接時 ， 使用 變壓器 將 其與電網(wǎng)和負載完全洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 的物理隔離， 即 逆變電源與電網(wǎng) 、 負載沒有直接電氣連接。 （ 4）運用了 模數(shù)轉(zhuǎn)換 技術(shù)進行蓄電池電量 管理 蓄電池放電過程中，電量不斷降低，對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轉(zhuǎn)換為 12 位的數(shù)字信號，其采樣 /保持電路不需要外接電容 。A/D 轉(zhuǎn)換過程：當 CS 為低電平時，在下降沿 MAX187 的 T/H 保持電路進入保持狀態(tài)，并開始轉(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)并存入兩個無符號字符變量中，將這兩個字符變量處理成 一個 16 位 無符號整形變量作為函數(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) } 微機軟件設(shè)計 思路 微機主要處理 逆變電源 各種工作狀態(tài)信息以及發(fā)出相應(yīng)的控制命令和報警信號。 微機根據(jù)這些信號，發(fā)出相應(yīng)控制命令使逆變電源工作安全穩(wěn)定，同時，通過顯示器和信號燈，顯示逆變電源當前工作狀態(tài)和工作情況。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 當出現(xiàn)負載短路或長期過載運行時，逆變電源立即進入自我保護模式，關(guān)斷逆變輸出，保護電路將信號傳輸給微機，微機處理后發(fā)出報警信號，告知操作員進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 ，使矩形脈沖的中點與相應(yīng)正弦波部分中點重合，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，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 是針對面積等效法計算過程繁瑣的缺陷而提出的。但 由于此種模擬電路結(jié)構(gòu)復雜 ， 對其不容易實現(xiàn)精確控制 。控制過程如下： 在輸出電壓 uo 的正半周， 使 VT1 保持通態(tài) ， VT2 保持斷態(tài)， VT3 和 VT4 交替導通。于此，uo 總可以得到 Ud 和 0 兩種電平 。 這種方法的優(yōu)點是所得到 的 SPWM 波最接近正弦波， 但該方法要求解復雜的超越方程，微機在進行計算式需花費大量時間，難以完成實時控制中在線計算。使每個脈沖的中點與三角 波一周期的中點（負峰點）重合，即使每個脈沖的中點都以相應(yīng)的三角波中點為對稱。 由于諧波分析過程 很負責繁瑣，而結(jié)論卻簡單直觀。 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)計過程中，功率開關(guān)器件的選擇關(guān)系到整個逆變電源的工作效率，開關(guān)器件選擇目前運用廣泛的 IGBT，論文對 IGBT 在實際中應(yīng)用應(yīng)注意的問題做了分析。 研究了 逆變 控制系統(tǒng)中控制變量的采樣延時，為了盡量減小 A/D轉(zhuǎn)換 對 逆變 控制逆變系統(tǒng) 工作負擔加大的影響 ，進行了輸出電 壓 A/D 采樣方式的優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了在輸出電壓反饋信號 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 削減了微機的工作量 。微機在逆變電源中起到處理逆變電源各種工作信息，并對信息進行分析處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令，同時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。有關(guān)后續(xù)研究工作，可望在以下方面取得進展： 本設(shè)計的逆變電源輸出的是方波交流電，實際應(yīng)用中，多采用正弦波輸出，鑒于此，本設(shè)計后期工作將對逆變控制進行改進，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 ， 在畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！ 參考文獻 [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：機械工業(yè)出版社， [3] 何立民 .單 片機應(yīng) 用技術(shù) 選編 .北 京：北 京航空 航天大學 出版社， [4] 張偉 .電路設(shè)計與制版 .北京：人民郵電出版社， [5] 張占松，蔡宣三，開關(guān)電源的原理與設(shè)計 .北京 ： 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