【正文】 連的脈沖序列所組成的波形，這些脈沖寬度相等， 為 N/? ，但t t t 0 0 0 a） b） c） 圖 41 形狀不 同 而面積相同的各種窄脈沖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 幅值不等，而且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。 本設(shè)計(jì)的逆變電源輸出為 220V/50Hz 的方波交流電壓， 對(duì) PWM技術(shù)的應(yīng)用顯得十分基礎(chǔ)， PWM 波形等幅等寬。 逆變電源工作過(guò)程中，讀取逆變電源各種工作狀態(tài)信號(hào)，如蓄電池電量、電網(wǎng)是否斷電、負(fù)載是否短路 或 長(zhǎng)期過(guò)載等信息。} //數(shù)據(jù)處理 result=0。 for(i=0。 unsigned char hdata,ldata。要注意的是，在 DOUT 置為低電平啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換后，檢測(cè)到 DOUT 有效（或者延時(shí) 以上），才能發(fā) SCLK 移位脈沖讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)， SC LK至少為 13 個(gè)。體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高 。 不同的是集成器件內(nèi)部元件參數(shù)一致性更好， 工作時(shí)抑制溫 度 漂 移現(xiàn)象比較好，而分立器件很難 將 這兩點(diǎn)做到完美，所以在設(shè)計(jì)時(shí) ，可以采用集成電路設(shè)計(jì)的盡量采用集成電路，如脈 沖 發(fā)生 電路設(shè)計(jì)時(shí)采用了集成脈沖發(fā)生器 UC3524，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，工作可靠性更高。 微機(jī)端口配置如圖 212。 設(shè)計(jì)用 LM321 運(yùn)算放大器對(duì) 接 入小電阻兩 端 電位進(jìn)行運(yùn)算，獲取電阻壓降， 得到壓降值后，再用 LM321 進(jìn)行放大處理，使得輸出模擬電壓值符合 MAX187 模擬輸入要求。 MAX187 串行 12 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 MAX187 為逐次逼近式 ADC，工作電壓為 5V，模擬輸入電壓范圍0~5V， 片內(nèi) 時(shí)鐘 ，高速三線串行接口 設(shè)計(jì) 。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 STAT 端 上拉 47K 電阻到主電源， 接 市電 PMOSFET 驅(qū)動(dòng)端， 接通或切斷市電電網(wǎng)對(duì)逆變電源供電。 7 Vin 主電源輸入端。 該器件工作電壓范圍為 ～ 36V；電路簡(jiǎn)單，外圍元器件少；靜態(tài)電流小，典型值為 30μA；能驅(qū)動(dòng)大電流 P 溝道功率 MOSFET；有電池反極性保護(hù)及外接 PMOSFET 的柵極箝位保護(hù)；可采用微制器進(jìn)行控制或采用手動(dòng)控制； 工作溫 度 40℃ +125℃ 。送入微機(jī)后，對(duì)電路故障進(jìn)行報(bào)警等處理，告知操作員及時(shí)作出人為 故障處理。 圖 26 負(fù)載供電自動(dòng)切換電路 逆變電源保護(hù)電路 逆變電源除了要輸出穩(wěn)壓恒頻的交流電外，當(dāng)電路或負(fù)載發(fā)生短路、嚴(yán)重 過(guò)載故障時(shí)，要能進(jìn)行及時(shí)自我保護(hù)，防止電源 損壞。 采樣電路原理圖如圖 25 所示。當(dāng)輸出電壓幅值偏高時(shí)，采樣電壓升高差分放大器的輸出電壓降低，送至 PWM 比較器，是輸出脈沖占空比減小， 使逆變輸出電壓降低；當(dāng)輸出電壓幅值偏高時(shí)，為上述 相反 過(guò)程。逆變輸出的交流電頻率為 50Hz，則振蕩頻率應(yīng)該 100Hz。 雙端輸出驅(qū)動(dòng)器 UC3524 UC3524 以其優(yōu)越的可靠性、外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，在逆變電源、開(kāi)關(guān)電源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 次 外 ， IGBT 為 壓控 型 器件 ， 當(dāng)集射極加 高電壓時(shí) ， 很容易受外界干擾使門級(jí)間電壓超過(guò)一定值引起器件誤導(dǎo)通 ， 甚至導(dǎo)致直通現(xiàn)象發(fā)生 。 ④ 驅(qū)動(dòng)電路中的 柵極 電阻 RG 對(duì) IGBT 工作性能有較大的影響 。 2） IGBT 對(duì) 驅(qū)動(dòng)電路 設(shè)計(jì)的要求 根據(jù) IGBT 的工作特性，對(duì)其驅(qū)動(dòng)電路的要求如下： ① 提供適當(dāng)?shù)恼聪螂妷海?IGBT 能可靠的開(kāi)通和關(guān)斷。 主要工作器件為 IGBT，整個(gè)逆變橋的運(yùn)行功率決定著該逆變電源輸出的最大功率。 從開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用角度出發(fā)，希望所選用的 驅(qū)動(dòng)器外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 ，便于開(kāi)發(fā)。 逆變電路對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求 逆變電路的工作是否穩(wěn)定 、 正常直接關(guān)系到逆變輸出電能 的質(zhì)量。該部分完成直流電到交流電的逆變過(guò)程，核心控制芯片 UC3524 完成對(duì)全橋電路的控制及輸出交流電壓反饋控制。 UC3524 外部電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單， 由 它組成的逆變控制電路可靠性高， 廣泛應(yīng)用 于 中、大功率逆變電源和開(kāi)關(guān)電源。 建立人機(jī)對(duì)話平臺(tái)。以后的逆變過(guò)程為上述過(guò)程的不斷循環(huán)。 圖 13 全橋逆變電路 推挽逆變電路 推挽逆變電路如圖 14 所示，交替導(dǎo)通 V V2，通過(guò)變壓器的耦合給輸出交流電壓。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足 夠大的電容，兩個(gè)電容的連接點(diǎn)便成為直流電源的中點(diǎn)。 電能質(zhì)量保證。 這種逆變器控 制環(huán)節(jié)較多，洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電路復(fù)雜，但是因?yàn)椴捎昧烁哳l變換，因而體積小、重量輕、噪音小、效率高 。在市電斷電時(shí)，觸發(fā)內(nèi)部供電自動(dòng)切換電路，完成內(nèi)部供電從市電供電到電池供電的切換，同時(shí)逆變電源自動(dòng)檢測(cè)斷電，并將信息反饋到內(nèi)部微機(jī)控制，微機(jī)對(duì)反饋的斷電信息 進(jìn)行 處理，將電源輸出切換到逆變輸出 ，并在顯示器、 LED 指示燈顯示這一變換結(jié)果。 關(guān)鍵詞 ：逆變電源， IGBT， 微機(jī)控制 ，保護(hù)電路 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II UC3524 INVERTER BASED POWER SUPPLY DESIGNED ABSTRACT Power inverter is an electrical energy using power electronics technology changing device, the main application and banking, telemunications, hospitals, financial and other important institutions. Design elements include inverter circuit analysis, puter control circuit design, the main circuit design, the main switching device drive circuit design, system antijamming design, protection design, the main circuit design using high switching frequency to reduce power consumption low conduction voltage insulated gate bipolar transistor IGBT. Inverter input and output are electrically isolated thro ugh the transformer, so that the whole circuit system with external power grid and load plete electrical isolation. Main power supply protection circuit overcurrent protection, overvoltage protection, short circuit protection, through the main circuit voltage and current signal is fed to the control circuit, to achieve selfprotection system. In order to ensure stable output AC voltage, the AC output voltage is sampled, the sampling circuit after processing the feedback to the control circuit for analysis, the amplitude of the output voltage within the specified stability. KER WORD： Power inverter， IGBT， protect current， short circuit protection, 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 前 言 ................................................................................... 1 第 1 章 逆變電源設(shè)計(jì)方案論證 ............................................. 3 設(shè)計(jì)背景 .................................................................. 3 基于 UC3524 逆變電源的設(shè)計(jì)思路 ..................... 3 逆變電源的工作原理 ......................................... 4 逆變電源的逆變電路及控制方案 ................................ 4 逆變電路 .......................................................... 4 逆變電路的驅(qū)動(dòng)控制 ......................................... 6 逆變電源的特性分析 ................................................. 6 逆變電源的功能特性 ......................................... 6 逆變 電源技術(shù)特性 ............................................. 7 設(shè)計(jì)方案總體規(guī)劃 ..................................................... 8 第 2 章 逆變電源硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................. 9 逆變橋驅(qū)動(dòng)器選擇 ..................................................... 9 逆變電路對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求 .................................. 9 逆變電路驅(qū)動(dòng)器選擇 ......................................... 9 逆變電源硬件設(shè)計(jì) ....................................................10 全橋逆變電路設(shè)計(jì) ............................................10 驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生電路設(shè)計(jì) .....................................13 逆變輸出采樣電路 ............................................15 負(fù)載供電自動(dòng)切換電路 .....................................16 逆變電源保護(hù)電路 ............................................17 市電斷電監(jiān)測(cè)電路 ............................................18 電源供電電源切換電路 .....................................18 蓄電池電量監(jiān)控電路 ........................................20 微機(jī)控制 .........................................................22 逆變電源穩(wěn)定性設(shè)計(jì) ................................................24 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) .................................................................26 MAX187 工作時(shí)序 ....................................................26 MAX187 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) .............................................26 微機(jī)軟件設(shè)計(jì)思路 ....................................................28 第 4 章 逆變電源輸出波形的改進(jìn) .........................................30 PWM 控制的基本原理 ...............................................30 單相 PWM 逆變