【正文】 的存在將使PWM波中含有不易濾掉的低次諧波，使輸出電壓出現(xiàn)波形畸變；③動(dòng)態(tài)特性不好，負(fù)載突變時(shí)輸出電壓調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。準(zhǔn)正弦波逆變器可以滿足我們大部分的用電需求，效率高，噪音小，售價(jià)適中，因而成為市場(chǎng)中的主流產(chǎn)品 逆變電源技術(shù)的發(fā)展概況逆變電源出現(xiàn)于電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的20世紀(jì)60年代，逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，器件的發(fā)展帶動(dòng)著逆變電源的發(fā)展。后者提供的交流電的質(zhì)量較差，且?guī)лd能力差，不能接“感性負(fù)載”。通過(guò)它可以在汽車(chē)上使用平時(shí)我們用市電才能工作的電器，比如電視機(jī)、筆記本電腦、電鉆、醫(yī)療急救儀器、軍用車(chē)載設(shè)備等，可應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。如所帶的負(fù)載過(guò)大，方波電流中包含的三次諧波成分將使流入負(fù)載中的容性電流增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞負(fù)載的電源濾波電容[2]，方波逆變器的制作方法采用簡(jiǎn)易的多諧振蕩器，其技術(shù)屬于50年代的水平，將逐漸退出市場(chǎng)。由于自關(guān)斷器件的使用，使得開(kāi)關(guān)頻率得以提高。1985年，Gokhale在PESC年會(huì)上提出將無(wú)差拍控制應(yīng)用于逆變器控制。重復(fù)控制是一種基于內(nèi)模原理的控制方法，它將一個(gè)基波周期的偏差存儲(chǔ)起來(lái)，用于下一個(gè)基波周期的控制，經(jīng)過(guò)幾個(gè)基波周期的重復(fù)可達(dá)到很高的控制精度。臺(tái)灣的鄒應(yīng)嶼和香港大學(xué)的L．K．Wang等人將離散滑模變結(jié)構(gòu)控制理論應(yīng)用到UPS逆變器中，獲得了良好的控制效果。在這種方法中，不但引入輸出電壓的瞬時(shí)值反饋，還引入濾波電容電流或?yàn)V波電感電流的瞬時(shí)值反饋。在大容量逆變電源中，由于工頻變壓器引起的矛盾相對(duì)不如小容量UPS突出，而且大容量的高頻逆變器、整流器和高頻變壓器的制作也分別受到高頻開(kāi)關(guān)器件的容量和高頻磁性材料的限制。但是，逆變電源的并聯(lián)運(yùn)行可以帶來(lái)以下幾個(gè)方面的好處：1)可以用來(lái)靈活地?cái)U(kuò)大電源系統(tǒng)的容量；2)可以組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)以提高運(yùn)行的可靠性；3)具有極高的系統(tǒng)可維修性。2 設(shè)計(jì)總體目標(biāo) 設(shè)計(jì)要求及系統(tǒng)指標(biāo)車(chē)載逆變器是一種能夠?qū)?DC/12V 直流電轉(zhuǎn)換為和市電相同的 AC/220V 交流電，供一般電器使用，是一種方便的車(chē)用電源轉(zhuǎn)換器。直流電壓推動(dòng)級(jí)推挽輸出級(jí)振蕩級(jí)交流電壓圖22 簡(jiǎn)單推挽逆變電路框圖方案三：車(chē)載單相準(zhǔn)正弦脈寬調(diào)制逆變電路直流電壓直流/直流濾波輸出控制電路驅(qū)動(dòng)電路交流電壓直流/交流圖23 車(chē)載單相準(zhǔn)正弦脈寬調(diào)制逆變電路框圖 本方案是采用了比較典型的逆變電路的變換方式把直流12V電壓變換成220V的交流電壓，即第一級(jí)采用直流/直流變換，通過(guò)脈寬調(diào)制和高頻變壓器把直流低壓升壓變成直流高壓，再通過(guò)第二級(jí)直流/交流變換，通過(guò)對(duì)直流/交流全橋逆變電路各個(gè)橋臂MOS管通斷的控制，把高壓直流逆變?yōu)榻涣麟妷?，然后通過(guò)濾波電路，濾出我們所需要的50Hz的頻率交流電壓，從而完成12V直流電壓逆變成220V/50Hz的交流電壓。該電路由12V直流輸入以及輸入過(guò)壓保護(hù)電路、輸入欠壓保護(hù)電路、電源過(guò)熱保護(hù)電路、輸出過(guò)壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、逆變電路I、320V/50KHz整流濾波、逆變電路II、濾波電路等組成。該部分電路主要是用一塊TL494芯片，通過(guò)輸出50K的脈沖來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的交替導(dǎo)通，進(jìn)而產(chǎn)生50K的高頻交流電。因而產(chǎn)生的正弦波一路經(jīng)相應(yīng)的處理后將其幅值調(diào)整至1V至3V之間，然后輸入以SG3525A，在芯片內(nèi)部通過(guò)與鋸齒波比較產(chǎn)生高頻的正弦波調(diào)寬脈沖。當(dāng)窄脈沖變?yōu)?1 d的單位脈沖函數(shù)（t）時(shí)，環(huán)節(jié)的響應(yīng)即為該環(huán)節(jié)的脈沖過(guò)度函數(shù)。用傅立葉級(jí)數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。調(diào)制法：即把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。在負(fù)載電流為正的區(qū)，V1和V4導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓等于支流電壓；V4關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)V1和VD3續(xù)流，=0。在的負(fù)半周，V1保持?jǐn)鄳B(tài)，V2保持通態(tài)，當(dāng)時(shí)使V3導(dǎo)通，V4關(guān)斷，=；當(dāng)時(shí)使V3關(guān)斷，V4導(dǎo)通，=0。仍然在調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的交點(diǎn)時(shí)刻控制各開(kāi)關(guān)器件的通斷。其優(yōu)點(diǎn)是所得SPWM波形最接近正弦波，但由于三角波與正弦波交點(diǎn)有任意性，脈沖中心在一個(gè)周期內(nèi)不等距，從而脈寬表達(dá)式是一個(gè)超越方程，計(jì)算繁瑣，難以實(shí)時(shí)控制。該方案實(shí)際上就是SPWM法原理的直接闡釋?zhuān)猛瑯訑?shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波，然后計(jì)算各脈沖的寬度和間隔，并把這些數(shù)據(jù)存于微機(jī)中，通過(guò)查表的方式生成PWM信號(hào)控制開(kāi)關(guān)器件的通斷，以達(dá)到預(yù)期的目的。它是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。這種管子的雜質(zhì)濃度比較大，空間電荷區(qū)內(nèi)的電荷密度也大，因而該區(qū)域很窄，容易形成強(qiáng)電場(chǎng)。正向特性反向特性i/mAu/V△IzUz△Uz 圖43 穩(wěn)壓管的VI特性 與門(mén) 在逆變電源電路中采用的與門(mén)芯片型號(hào)為74LS08，典型值為5V。單激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的輸入電壓是單極性脈沖，并且還分正反激電壓輸出；而雙激式開(kāi)關(guān)電源變壓器的輸入電壓是雙極性脈沖，一般是雙極性脈沖電壓輸出。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。 逆變電源主要集成芯片及其功能簡(jiǎn)介 TL494及其應(yīng)用圖47 集成芯片TL494管腳圖TL494各引腳功能簡(jiǎn)介：TL494 的內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個(gè)誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。(引腳8)、E1(引腳9)、C2(引腳11)、E2(引腳10)分別為末級(jí)輸出三極管的集電極和發(fā)射極。集成脈寬調(diào)制器SG3525A是美國(guó)硅通用公司（Silicon General）生產(chǎn)的雙端輸出式脈寬調(diào)制器，工作頻率高于100kHz,工作溫度為0℃～70℃,適宜構(gòu)成100W～500W中功率推挽輸出式開(kāi)關(guān)電源。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。（引腳 6） ：振蕩器定時(shí)電阻接入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。 （引腳 15） ：偏置電源接入端。 (7) 具有輸入欠電壓鎖定功能。由于SG3525A內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。 外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。圖49 ICL8038管腳圖 ICL8038各引腳名稱(chēng)及功能：(引腳1)：正弦波失真調(diào)節(jié)端。(引腳7)：內(nèi)部頻率調(diào)節(jié)偏置電壓輸出端。(2) 頻率范圍: ～300kHz。 IR2110簡(jiǎn)介及其應(yīng)用在功率變換裝置中，根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)，其功率開(kāi)關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動(dòng)和隔離驅(qū)動(dòng)兩種方式。而且信號(hào)的最小寬度又受磁化電流所限。50V/ns，15V下靜態(tài)功耗僅116mW；輸出的電源端（腳3,即功率器件的柵極驅(qū)動(dòng)電壓）電壓范圍10～20V；邏輯電源電壓范圍（腳9）5～15V，可方便地與TTL，CMOS電平相匹配，而且邏輯電源地和功率地之間允許有177。 （引腳7）:高端輸出。 IR2110工作特點(diǎn)： (1) 具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道。圖中 R11 R12 為定時(shí)電阻，均為可調(diào)式。在本次設(shè)計(jì)中需要用到電壓比較器對(duì)相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理。所以15腳電壓應(yīng)高于5V。 SG3525A外圍電路圖413 SG3525A外圍電路圖PWM波產(chǎn)生芯片SG3525A的外圍電路如上圖所示：引腳2分別為內(nèi)部放大器的反向輸入端和同向輸入端。反之，則放電時(shí)間短。 IR2110工作原理如圖415所示：當(dāng)HIN為高電平時(shí)：VM1開(kāi)通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的柵極和源極之間，C1通過(guò)VM1，Rg1和柵極和源極形成回路放電，這時(shí)C1就相當(dāng)于一個(gè)電壓源，從而使S1導(dǎo)通。當(dāng)電池電壓高于設(shè)定值時(shí)，保護(hù)電路輸出高電平，使逆變電路停止工作，因?yàn)檩敵鲭妷汉洼斎腚妷阂彩敲芮邢嚓P(guān)的，對(duì)輸入的過(guò)壓保護(hù)在一定程度上也是輸出的過(guò)壓保護(hù)。當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，Q2截止，場(chǎng)效應(yīng)管Q3因?yàn)闁艠O無(wú)正偏壓而截止，而此時(shí)Q2截止，導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)管Q4柵極有正偏壓而導(dǎo)通。 圖416 直流變換電路圖 DC/AC變換電路圖417 DC/AC轉(zhuǎn)換電路圖DC/AC電路結(jié)構(gòu)如圖417所示，該變換電路為全橋橋式電路。由ICL8038產(chǎn)生的正弦波經(jīng)相應(yīng)處理后轉(zhuǎn)化為兩列相位互補(bǔ)的50Hz方波，如圖418（b）所示這兩列方波信號(hào)分別輸入兩個(gè)與門(mén)電路的另一個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)相與后可以去掉SG3525A輸出的調(diào)寬波的半個(gè)周期的瞬間方波脈沖，如圖418（c）所示，這樣可以使避免輸出的正弦波形中的雜波干擾，使得輸出波形更加完。 輸入欠壓保護(hù)電路欠壓保護(hù)電路如圖420所示，它監(jiān)測(cè)蓄電池的電壓狀況，保護(hù)電路開(kāi)始工作，使控制器SG3525A的腳10關(guān)斷端輸出高電平，停止驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。因?yàn)樾酒瑑?nèi)置5V基準(zhǔn)電壓源，負(fù)載能力為10mA。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值一般規(guī)定為輸出電壓的130%～150%。 [1] (第五版)[M].北京：高等教育出版社，—67[2] 胡宴如,[M].北京：高等教育出版社，2006. 58—79[3] 李小堅(jiān),趙山林,馮小君, DXP 電路設(shè)計(jì)與制版實(shí)用教程（第2版）[M].北京:人民郵電出版社,—93[4] 周志敏,周紀(jì)海,[M].北京:人民郵電出版社, [5] 康華光,（模擬部分）（第四版）[M].北京:高等教育出版社,[6] （第五版）[M].高等教育出版社,[7] RCA Silicon Power Circuit Manual. 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