單相正弦波逆變電源設(shè)計(jì)論文1-在線瀏覽
2024-08-07 13:43本頁面
【正文】 方案比較：方案一和方案二都可以作為DCAC變換器的逆變橋，由兩者的工作原理可知，半橋需要兩個(gè)開關(guān)管，全橋需要四個(gè)開關(guān)管。出于這點(diǎn)的考慮，決定采用方案二。方案二：采用Buck降壓式DCDC變換器。方案二的優(yōu)點(diǎn)在于效率高達(dá)90%，缺點(diǎn)是需要的元器件多，且成本較高。 直接數(shù)據(jù)處理框圖方案二：使用電流傳感器加真有效值轉(zhuǎn)化器以及ADC對電流進(jìn)行采樣讀數(shù)。輸出電壓反饋采用調(diào)節(jié)SPWM信號(hào)脈寬的方式。因?yàn)镾PWM控制器輸出的SPWM信號(hào)不含死區(qū)時(shí)間，所以增加了死區(qū)時(shí)間控制電路和逆變橋驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí)，空載檢測電路也作為過流保護(hù)的采樣點(diǎn)。輸出電壓也使用AD637進(jìn)行RMSDC轉(zhuǎn)換后，由ADC采樣后分析，在液晶屏幕上顯示。SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。為死區(qū)時(shí)間編程電阻。,構(gòu)成了頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。 DCDC變換器控制電路圖 DCAC電路的設(shè)計(jì) ?？梢匝a(bǔ)充一些IR2110芯片和IRF540資料（內(nèi)部結(jié)構(gòu)、封裝、引腳端功能） DCAC電路圖 SPWM波的實(shí)現(xiàn)（1）SPWM波的原理 在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律來安排。 與正弦波等效的矩形脈沖序列波形（2）實(shí)現(xiàn)方法 U3990是數(shù)字化的、專為車載、太陽能、風(fēng)力、數(shù)碼發(fā)電機(jī)而設(shè)計(jì)的純正弦波單相逆變電源主控芯片，它不僅可以輸出高精度的SPWM正弦波脈沖序列，還可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、保護(hù)、空載時(shí)自動(dòng)休眠等功能，并且具備LED指示燈驅(qū)動(dòng)、蜂鳴器控制、逆變橋控制引腳，從而可以利用該芯片組成一個(gè)性能優(yōu)良的逆變電源系統(tǒng)。整個(gè)電路封裝成一個(gè)18引腳IC（DIP18）?？梢匝a(bǔ)充一些AD637芯片資料和電路（內(nèi)部結(jié)構(gòu)、封裝、引腳端功能）。為輸出電壓經(jīng) 5倍分壓后的輸入。最終輸出電壓真有效值可由下式?jīng)Q定。 （）為電流傳感器TA10162對輸出電流采樣轉(zhuǎn)化為電壓后的輸入口，為輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓后的真有效值輸出口。 （） AD637構(gòu)成的真有效值轉(zhuǎn)換電路 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。F的電容形成保護(hù)時(shí)間控制。 過流保護(hù)電路圖 。8s后，再輸出一組SPWM，若仍為空載，則繼續(xù)上述過程。 空載檢測電路圖。 浪涌短路保護(hù)電路原理圖，通過電流互感器采樣輸出電流，通過一個(gè)390Ω的電阻轉(zhuǎn)化成電壓值，在用AD采樣進(jìn)單片機(jī),由12864液晶顯示電流。 死區(qū)時(shí)間控制電路圖 ，由前級12V蓄電池直接供電，采用Back電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)電源，使用的是MAX1776電源管理芯片，它是集成PWM產(chǎn)生電路和場效應(yīng)管于一體的電源芯片，電路中調(diào)節(jié)電位器可調(diào)節(jié)反饋，從而控制輸出。其中輸出電壓的計(jì)算公式為： ()輸出電感的計(jì)算公式為： ()式中，為導(dǎo)通周期，單位為s。 輔助電源一原理圖 輔助電源二的設(shè)計(jì)，采用兩節(jié)9V電池串聯(lián)后，中間抽頭作為地，經(jīng)兩個(gè)電容濾波后可獲得177。 輔助電源二的電路圖 高頻變壓器的繞制根據(jù)設(shè)計(jì)要求，依次根據(jù)公式計(jì)算參數(shù)。 ()其中為磁芯有效截面積，的單位為mT，的單位為，的單位為。為77，經(jīng)計(jì)算。 () () 其中為導(dǎo)通時(shí)間，D為占空比，為頻率。 （）==（）⑶計(jì)算原邊繞組匝數(shù)。⑷計(jì)算副邊繞組。此處=51V，=。 ()取=，此處取28匝。低通濾波器采用一階無源LC低通濾波器，低通濾波器L、C的取值可由下式得到。 低通濾波器原理圖3. 軟件設(shè)計(jì) ADC0832的控制程序的設(shè)計(jì)ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。ADC0832的接線圖比較簡單，將D0和DI短接，CLK，和D0分別與STC89C52 單片機(jī)的端口連接。 ADC0832應(yīng)用原理圖 液晶顯示驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)開發(fā)仿真軟件使用Keil uVision2，C語言編程。該模塊有并行和串行兩種連接方法，在本設(shè)計(jì)中采用并行連接方法。 程序流程圖 測試使用的儀器。然后取下跳線帽，在輸出端接入1個(gè)10Ω電阻，調(diào)節(jié) 使DCAC的輸出電壓真有效值為20V，得到的輸出電流為2A，調(diào)節(jié)使得，在輸出電流為2A的時(shí)候系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，此時(shí)現(xiàn)象為藍(lán)燈閃爍，蜂鳴器發(fā)生間斷的報(bào)警聲。此時(shí)，系統(tǒng)調(diào)試完畢。 50Hz正弦波波形圖（1）定義：即為電源把其輸入有功功率轉(zhuǎn)換為有效輸出功率的能力。 效率測試方框圖① 。③ 開啟所有設(shè)備，記錄輸入功率數(shù)值及各輸出電壓、電流值。⑤ 效率，為輸入功率。 過流保護(hù)的測試（1） 定義：當(dāng)輸出電流大于設(shè)定保護(hù)值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉輸出，形成過流保護(hù)。（2）測試方法：。在系統(tǒng)正常工作之后，短路其中一個(gè)或兩個(gè)電阻來模擬過流狀況的發(fā)生。 過流保護(hù)測試框圖（3）測試結(jié)果與分析：開機(jī)后蜂鳴器鳴叫一聲，系統(tǒng)進(jìn)入逆變工作狀態(tài)，工作指示燈亮（紅色）。短路其中的一個(gè)10歐姆電阻，系統(tǒng)仍正常工作。取消那兩個(gè)電阻的短路狀態(tài)后，系統(tǒng)又恢復(fù)逆變工作狀態(tài)。當(dāng)有負(fù)載接入時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。（3）測試結(jié)果與分析：輸出端不接入負(fù)載，開機(jī)5s后系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)不進(jìn)行逆變輸出，工作指示燈狀態(tài)（紅色）為間斷性的閃爍。待機(jī)狀態(tài)時(shí)，,輸出一個(gè)周期的正弦波，若仍無輸出電流（即無負(fù)載輸入），則繼續(xù)保持待機(jī)狀態(tài)。（2）測試方法：調(diào)節(jié)電壓反饋回路的參數(shù)，觀察輸出電壓的大小。 結(jié)果分析經(jīng)過測試后，題目的基本要求都已完成，各項(xiàng)指標(biāo)都完成的比較好。同時(shí)該電源還具有短路保護(hù)，空載保護(hù)，過流保護(hù)的功能。而電壓顯示部分，因?yàn)锳D637的輸入信號(hào)較大（V級），所以輸入輸出基本成線性比例關(guān)系。只要提高變壓器的匝比就可以解決。該設(shè)計(jì)基本完成了各項(xiàng)要求，輸出功率大于40W，效率達(dá)到了93%。但是設(shè)計(jì)中沒有過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)等功能，所以在今后還要繼續(xù)研究各種保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)方法。該逆變電源的輸出功率和電流都較小，在以后的逆變器的制作中，爭取能做到1000W以上
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