【正文】 我還要感謝同組的各位同學(xué) ， 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(xué) 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 ： 電子工業(yè)出版社，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 20xx [6] 楊興州 .新穎開關(guān)變換技術(shù) .北京 ： 國防工業(yè)出版社， 20xx [7] 胡斌 .電子工程師九大系統(tǒng)電路識圖寶典 .北京： 人民郵電出版社 ， [8] 郭天祥 .51 單片機 C 語言教程 .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)計與技巧 .北京：電子工業(yè)出版社， [12] 王建校，楊建國，寧改娣等 . 51 系列單片機及 C51 程序設(shè)計 .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 設(shè)計 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [16] 鐘文耀，鄭美珠 .CMOS 電路模擬與設(shè)計 .北京：科學(xué)出版社， 20xx [17] 季幼章 ， 電源技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展 [J]. 電源技術(shù)應(yīng)用 ， 20xx [18] 肖曦 ， 王麗娜 .電力電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [19] 李愛文 ， 承慧 .現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用 [M].北京 ： 科學(xué)出版社 ， 20xx [20] 胡斌等 . 電子工程師必備 — 元器件應(yīng)用寶典 .北京：人民郵電出版社， 20xx [21] 沈剛 ， 王華民 ， 劉慶豐等 . 高頻大功 率感應(yīng)加熱電源驅(qū)動電路設(shè)計 [J]. 機械工業(yè)出版社， 20xx [22] 梁文林 ， 夏越良 .高頻感應(yīng)加熱設(shè)備的原理 ,工程計算 ,調(diào)整與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社， 1986 [23] 沈錦飛 ， 惠晶 ,， 吳雷 . IGBT 超音頻感應(yīng)加熱電源用于發(fā)電機繞組焊接的研究 [J]. 焊接技術(shù) ， 20xx [24] Lefrance P ierre,Bergogne Dominique,Morel Herve,et overcurrent protecyion of high power IGBT modules[A].European on 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 Power Electronics and Applications(EP E)[C].Dresden， 20xx:110 [25] Carmelo Licitra, Salvatore Musumeci, Angelo Raciti, Agostino , Romeo Letor, and Maurizio Melito. A New Driving C ircuit for IGBT Devices[J]. IEEE transaction on industry applications . 1995,V10(3):373378 。 微機控制采用目前工程應(yīng)用廣泛的數(shù)字信號處理器 DSP，將使逆變電源整個工作性能進行大幅提升，而且開發(fā)成本低，有效提高產(chǎn)品市場競爭力。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。 撰寫論文的過程也是對作者相關(guān)工作的階段性總結(jié)。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。考慮到電網(wǎng)含有的各種諧波對逆變電源正常工作可能產(chǎn)生的干擾，在對電網(wǎng)供電情況進行檢測是，都是通過變壓器將逆變電源與電網(wǎng)進行電氣隔離。 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(fù)擔(dān)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 。 。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。 本文著重研究設(shè)計了基于 UC3524 的逆變電源，包括逆變主電路設(shè)計方案、脈沖發(fā)生電路、保護及反饋技術(shù)。其中，提高直流電壓利用率可以提高逆變電源的輸出能力。影響最大的是 角頻率為 ωc 的諧波分量。 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 。 圖 45 給出了取不同調(diào)制度 a 時，單相橋式 PWM 逆變電路在雙極性調(diào)制方式下輸出電壓的頻譜圖。 由于諧波分析過程 很負(fù)責(zé)繁瑣，而結(jié)論卻簡單直觀。 設(shè)正弦信號波為 tau rr ?sin? （ 41） 式中， a 為調(diào)制度， 0≤ a1； ωr 為正弦信號波角頻率。使每個脈沖的中點與三角 波一周期的中點（負(fù)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。圖 44 為規(guī)則采樣法原理圖。 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(fù)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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 圖 43 單相橋式 PWM 逆變電路 軟件調(diào)制法 軟件生成法就是 通過微機控 制技術(shù) 利用軟件來實現(xiàn)調(diào)制的方法， 它有兩種基本算 法： 自然采樣法 和 規(guī)則采樣法。于此，uo 總可以得到 Ud 和 0 兩種電平 。在負(fù)載電流為正的區(qū)間，VT1 和 VT4 導(dǎo)通時，負(fù)載電壓 uo 等于直流電壓 Ud； VT4 關(guān)斷時，負(fù)載電流流過 VT1 和 VD4 續(xù)流， uo=0?？刂七^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。 圖 43 采用 IGBT 作為開關(guān)器件的單相橋式 PWM 逆變電路。但 由于此種模擬電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 對其不容易實現(xiàn)精確控制 。一般載波是采用等腰三角形的，最后需要的 SPWM 波形就是當(dāng)調(diào)制信號波為正弦波的時候。 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。這種方法的優(yōu)點 在于 各開關(guān)開合的時 間 計算的非常 精確 ，因為它的出發(fā)點是基于 SPWM 的基本原理 ，最終得到的波形與正弦波也比較接近。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。根據(jù)脈沖等效原理， PWM 波形和正弦半波的面積是等效的。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。將正弦半波分成 N 等分，用等幅不等寬的脈沖來等效代替，如圖 42 所示。 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。效果基本相同，即環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同 。 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。 脈寬調(diào)制（ Pulse Width Modulation， PWM）就是利用控制半導(dǎo)體元件（如二極管、三極管、和場效應(yīng)管等）的通斷時間比，即通過調(diào)節(jié)脈沖寬度或周期（占空比）來 等效的獲得所需要輸出的波形 的一種技術(shù)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 當(dāng)出現(xiàn)負(fù)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。而后， 微機發(fā)出控制指令，使逆變脈沖發(fā)生器發(fā)出 PWM 信號，逆變電路開 始工作，產(chǎn)生交流電壓，帶逆變工作穩(wěn)定后， 斷電檢測電路檢測到的電網(wǎng)斷電信號反饋到微機，經(jīng)微機處理后，發(fā)送控制命令控制逆變輸出繼電器，將負(fù)載供電由電網(wǎng)切換到逆變電源， 完成對負(fù)載繼續(xù)供電。 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(dāng)前工作狀態(tài)和工作情況。 對電網(wǎng)供電是否正常以及蓄電池電量進行檢測， 檢測完畢后，進入待機模式，等待操作員按下運行按鈕，發(fā)出啟動命令。 //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。 result=lbyte。 result=hbyte。 CS=1。 _nop_()。 SCLK=1。i4。 //開始讀取數(shù)據(jù) hdata=0。 } SCLK=1。i8。 CS=0。 unsigned int result。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。程序的設(shè)計思路洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 是：定義 腳為時鐘 SCLK， 為數(shù)據(jù) DOUT， 為片選端。發(fā)晚脈沖后 DOUT 將置為高電平。數(shù)據(jù)讀取完成后， DOUT 將置為高電平。A/D 轉(zhuǎn)換過程：當(dāng) 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。 MAX187 操作時序圖如圖 31 所示。 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 。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第 3 章 軟件設(shè)計 MAX187 工作時序 MAX187 是串行 12 位分辨率逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器。 （ 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。 （ 3） 采用雙重過載、短路保護 本設(shè)計的逆變電源額定輸出功率為 1kW，工作時輸出功率較大，為保證出現(xiàn)短路或長時間過載時，電源能及時可靠的進行自我保護，為此設(shè)計了雙重保護。 （ 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)載變化時帶來的各種噪聲 ，逆變電源與電網(wǎng)和負(fù)載連接時 ， 使用 變壓器 將 其與電網(wǎng)和負(fù)載完全洛陽理工學(xué)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(fù)載沒有直接電氣連接。 同一個功能電路模塊，可采用集成器件設(shè)計，也可以用各種分立器件組合設(shè)計 。 洛陽理工學(xué)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(fù)載供電自動切換電路控制端，發(fā)出控制信號，完成負(fù)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(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 負(fù)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(xué)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 。 P P P3 口有內(nèi)置上拉電阻，在