【正文】 沖電路中增加了電感，隨著功率的增大，電感也隨之增大，這就使得系統(tǒng)的瞬時(shí)電壓不能有效地被控制。 由 上 述數(shù)據(jù)可求得 ? ? R? 167? ,這里 R 取 10? 。 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)電路就會(huì)動(dòng)作，禁止控 制信號(hào)的動(dòng)作，直到解除故障后才恢復(fù)控制信號(hào) 。 二次側(cè)：當(dāng) IF=1mA 時(shí)，電流傳數(shù)比 CTR=70%。 完成連線后就要進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)、調(diào)試。 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 26 圖 51 系統(tǒng)硬件實(shí)物 實(shí)物完成后連接示波器得到的結(jié)果應(yīng)與仿真得到一致。 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 28 致 謝 衷心感謝我的導(dǎo)師鄧麗霞老師，在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間內(nèi)，鄧?yán)蠋煆谋驹O(shè)計(jì)的選題、開(kāi)題 答辯 一直到論文的完成過(guò)程中對(duì)我進(jìn)行了認(rèn)真悉心的指導(dǎo)。 //sbit P02=P0^2。 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 29 參考文獻(xiàn) [1] 易龍強(qiáng) ,戴瑜興 .正弦逆變電源的數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù) [J].湖南大學(xué)學(xué) 報(bào) ,2020,01(2):10002472. [2] 朱朝霞 ,楊啟華 ,徐德鴻 .正弦波輸出變壓變頻電壓調(diào)制方式的研究 [J].電源技術(shù)應(yīng)用 ,2020,25(4):1114. [3] 周德佳 ,趙爭(zhēng)鳴 ,吳理博等 .基于仿真模型的太陽(yáng)能光伏電池陣列特性的分析 [J].清華大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2020,47(7): 11091112. 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JOURNAL OF ,01(4):10097961. 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 31 附 錄 SPWM 生成源程序： include include sbit P20=P2^0。 （ 3） 完成了系統(tǒng)的硬件部分 — 逆變主電路、 SPWM 產(chǎn)生電路等的設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)的 Proteus 仿真。 （ 3） 未出現(xiàn)正弦波的原因可能是逆變主電路中的 H 橋工作不正常 。 表 51 元器件表 名稱 型號(hào) 數(shù)量 單片機(jī) AT 89S52 1 個(gè) 場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)芯片 IR2110 2 個(gè) 與門 74HC08 4 個(gè) 非門 74HC14 2 個(gè) IGBT CT 15SM24 4 個(gè) 二極管 UF4007 2 個(gè) 晶振 12KHZ 1 個(gè) 電解電容 10uf 6 個(gè) 電感 20MH 2 個(gè) 電容 30P 4 個(gè) 電阻 10KΩ 11 個(gè) 電阻 15Ω 4 個(gè) 電解電容 330Pf 4 個(gè) 上述表中的 IGBT 管在計(jì)算過(guò)程中的電壓大小為 100V，但由于市場(chǎng)上大部分的IGBT 管的電壓 的電壓為 600V，所以設(shè)計(jì)中采用型號(hào)為 CT 15SM24。5%，因此輸出電壓波動(dòng)上限值、下限值的有效值分別為 、 ，由于霍爾傳感器的匝數(shù)比為 2500:1000，所以經(jīng)過(guò)傳感器后的電 壓分別為： 、 、 。本設(shè)計(jì)中的浪涌短路保護(hù)電 路如圖 48 所示， 此電路是短路保護(hù)電路 ，用 進(jìn)行采樣電壓，通過(guò) 470kΩ 電阻得到電流，此電流流過(guò)光電耦合器，當(dāng)電流高于光藕內(nèi)二級(jí)管導(dǎo)通電流時(shí)光藕輸出端導(dǎo)通， U3990 的 10 腳變成低電平，使 SPWM 波不輸出，關(guān)閉場(chǎng)效應(yīng)管，形成保護(hù)，此過(guò)程非?？欤?dāng)故障排除后，光電耦合器輸出關(guān)斷，逆變器正常工作。 （ 2） 緩沖器阻抗 R 的計(jì)算：緩沖阻抗的作用就是在 IGBT 關(guān)斷信號(hào)來(lái)之前將緩沖器電容上的電壓放至電流電壓 E。 在一般設(shè)計(jì)中共有三種緩沖電路應(yīng)用較廣 ，如圖 47 所示。 在 本設(shè)計(jì) 中 選用 IR2112 作為 開(kāi)關(guān)器件的 驅(qū)動(dòng)芯片。 22 ocfL III ?? (410) 式中 ： Icf— 濾波電容電流的有效值 。 濾波器中電感與電容值的選擇與濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率有關(guān)，濾波電路轉(zhuǎn)折頻率基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 16 的值如式 42 所示 ： k H zk H zfsc 1101010f ??? (42) 式中： fc— 濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率， fs— 系統(tǒng)輸出信號(hào)的頻率 濾波器的轉(zhuǎn)折頻率 fc的計(jì)算公式 為： LCc ?2 1f ? (43) 根據(jù)上述將式 44 改寫為： CLLLCfc ?? 2 12 1 ?? (44) 令上式中的 ??CL， ? 為阻抗特性。 圖 42 逆變主電路 死區(qū) 時(shí)間控制電路 的設(shè)計(jì) 死區(qū)時(shí)間控制電路就是為了 防止輸出信號(hào)失真，由于 IGBT 等功率器件內(nèi)部存在結(jié)電容，會(huì)造成功率器件通斷時(shí)間的延時(shí)。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2C13pC23p R11 0 kC31 0 uX1CR Y S T A LABCD 圖 35 SPWM 產(chǎn)生電路 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 圖 36 SPWM 波形 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13 4 系統(tǒng)硬件電路 逆變系統(tǒng)包括逆變主電路、濾波電路、升壓電路、 SPWM 生成電路等，根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 來(lái)確定各個(gè)電路中元器件型號(hào)，完成對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 設(shè)三角波和正弦波的幅值分別是 tmU 和 rmU ，周期分別是 tT 和 st ，脈寬 2t 和間隙時(shí)間 t1和 3t 由下式計(jì)算 ： ? ? ? ?? ?2 2 1 s i n 2tst T T t??? ? ? ? ? (31) rm tmUU?? (32) 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 11 ? ? ? ? ? ?? ?1 3 2 2 4 1 s i n 2t t st t T t T T t??? ? ? ? ? ? ? ? (33) 由公式 31 和 32 可以很容易求得 1t 和 2t 值，從而確定相應(yīng)的脈沖寬度。 （ 2） 軟件生成法 隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用軟件生成 SPWM 波形變得容易 起來(lái)，因此軟件生成法就應(yīng)運(yùn)而生。 SPWM 波的形成方法主要有：等面積法、硬件調(diào)制法、軟件生成法。在雙極性控制方式下 ， ur的一個(gè)周期內(nèi)輸出的 PWM 波只有 177。 如圖 31 中所示為 PWM 波的產(chǎn)生過(guò)程， 圖 31a 中為一正弦波形，為了通過(guò)正弦波得到一個(gè)正弦波 形，將正弦波分為M 等份，將這 M 等份的正弦波等效為 M 個(gè)脈沖系列，這樣就得到了一系列寬度相同且等于 π/M 的脈沖 ，這些脈沖彼此相連就形成了脈沖波形。濾波電路的主要作用就是濾除波形中的諧波，其中逆變系統(tǒng)中的輸出濾波電路主要采用低通濾波電路。 逆變系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 逆變系統(tǒng)包括 逆變器 及其 控制電路 、輔助電路等 ，逆變 器的 功能就是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電， 逆 變器中最為主要的部分就是逆變主電路也就是使用開(kāi)關(guān)器件的電路部分， 逆變主電路的作用就是將直流電逆變?yōu)榻涣麟娸敵?。?duì)于復(fù)雜的逆變電源的設(shè)計(jì)，模糊控制器有著以下優(yōu)點(diǎn) ： 對(duì)于使用模糊控制的系統(tǒng)， 系統(tǒng)不需要有十分確定的控制對(duì)象模型，這樣就降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)使用 模糊控制的 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速 ，并且具有較強(qiáng)的 自 適應(yīng)性。 數(shù)字化的逆變器 具有以下明顯優(yōu)點(diǎn) ： （ 1） 采用數(shù)字化控制能使系統(tǒng)的集成 程度更高， 集成度越高系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就越簡(jiǎn)單，同時(shí)也越容易控制， 使系統(tǒng)的性能變得越來(lái)越好。圖 21(b)中 ， G1(S)表示 誤差放大器的傳遞函數(shù) ， d 為 SPWM 信號(hào)的占空比 ， N N2為 耦合電感的 原、副邊繞組匝數(shù)， kuof為輸出 信號(hào)的 反饋系數(shù)。 基于 PWM 的正弦波電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3 （ 4） 本章主要是對(duì)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)， 通過(guò)分析并 計(jì)算 逆變器 中的元器件 的參數(shù)并選擇各元器件的型號(hào)，對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)， 主要包括 逆變主電路、 控制電路、 主電路的驅(qū)動(dòng)電路及 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 。 但是該種電源也有缺點(diǎn)，就是對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)性不強(qiáng)。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定逆變系統(tǒng)的主電路 ， 并且確定系統(tǒng)的控制方式， 完成該系統(tǒng)的軟件仿真，根據(jù)仿真的結(jié)果進(jìn)行調(diào)試，得到符合技術(shù)指標(biāo)的輸出。 為了解決這些問(wèn)題，同時(shí) 隨著高性能的數(shù)字芯片的產(chǎn)生，逆變器的數(shù)字化成為了 一種趨勢(shì) 。 本設(shè)計(jì)首先介紹逆變電源的傳統(tǒng)控制及數(shù)字化控制方式，接著介紹 逆變電源 的基本結(jié)構(gòu)，分析 逆變電源的 SPWM 控制原理 ，編寫了 SPWM 的產(chǎn)生程序 。 根據(jù)仿真模型焊接， 并選擇 各元器件，作出實(shí)物，并將實(shí)物的實(shí)際輸出與 模型比較，校正并調(diào)整，并將此電源在實(shí)驗(yàn)室制作出實(shí)物。 論文作者簽名： 年 月 日 河南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文