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1、分类号 TM919 单位代码 11395 密 级 学 号1005230149 学生毕业设计（论文）题 目车载逆变电源的设计作 者高翔院 (系)能源工程学院专 业电气工程及其自动化指导教师李艳答辩日期2014 年 6月 24 日榆 林 学 院本科毕业论文诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人
2、毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。论文作者签名:年 月 日摘要车载逆变电源就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变电源的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。 本设计主要基于开关电源电路技术等基础知识，采用二次逆变实现逆变器的设计。主要思路是：运用TL494以及SG3525A等芯片,先将12V直流电源升压为320V/50Hz的高频交流电，再经过整流滤波将高频交流电整流为高压直流电，然后采用正弦波脉冲调制法，通过输出脉冲控制开关管的导通。最后经过LC工频滤波及相应的输入输出保护电路后，
3、输出稳定的准正弦波，供负载使用。本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。关键词：车载逆变电源 ；脉冲调宽 ；保护电路 ；TL494 ；SG3525A；The Design of The Vehicle-mounted Inverter Power SupplyABSTRACTCar inverter is a kind of vehicle that can be converted to 220V/50Hz 12V DC AC
4、 electronic device which is commonly used in automotive electronic products. The inverter applications are very broad in the daily life , such as notebook computer, video recorder and electric tools etc.This design is mainly based on switch power supply circuit technology basic knowledge, using two
5、inverter realize inverter design. The main idea uses the TL494 and SG3525A etc chip, the first 12 V dc power boost for 320 V/frequency 50 Hz high frequency alternating current, and rectification of high frequency ac filter will rectifier for high voltage dc and then using sine pulse regulation law,
6、through the output pulse control switch tube conduction. Finally after LC industrial frequency filter and the corresponding input/output protection circuits, stable output prospective sine wave, used for load.The design is flexible and convenient, apply a wide range of features, can basically meet t
7、he demand of practice.Besides the design uses the high frequency inverter, with noise reduction, response speed and adjust the advantages of flexible circuit.Finally the design conforms to the power supply miniaturization, lightweight, high frequency and high reliability, low noise trend.Key words:c
8、ar invert ；pulse width modulation；circuit protection；TL494; SG3525A 目录摘要IABSTRACTII目录III1 绪论11.1 车载逆变电源及其发展11.2 逆变电源技术的发展概况11.3 逆变电源的发展趋势42 设计总体目标72.1 设计要求及系统指标72.2 总体方案选择72.2.1 方案比较7方案论证9方案选择93 整体电路设计113.1 逆变电源整体框图113.2 脉宽调制技术及其原理133.2.1 PWM控制的基本原理133.2.2 PWM逆变电路143.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法16软件生成法16硬件调制法17
9、4 逆变电源主要集成芯片外围电路及其功能简介194.1 TL494外围电路及其应用194.2 SG3525A外围电路及其应用214.3 ICL8038外围电路及其应用244.4 IR2110外围电路及其应用275 逆变电源单元电路设计315.1 DC/DC变换电路315.2 DC/AC变换电路325.3 输入过压保护电路335.4 输入欠压保护电路345.5 过热保护电路355.6 输出过压保护电路355.7 输出过流保护电路365.8 辅助电源设计376 总结39参考文献40致谢41附录1 逆变电源原理图42附录2 仿真结果图431 绪论1.1 车载逆变电源及其发展车载逆变电源是将汽车发动机
10、或汽车电瓶上的直流电转换为交流电，供一般电器产品使用，是一种较方便的车用电源转换设备。它是常用的车用汽车电子用品。通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器，比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等，可应用于各个行业领域。按照输出波形来分，车载逆变电源可分为正弦波输出和方波输出两种。前者可提供不间断的高质量交流电，可适应任何负载，但其技术要求及成本高，电路结构比较复杂。后者提供的交流电的质量较差，且带载能力差，不能接“感性负载”。虽有较多的缺点，但是其技术要求低，体积小，电路简单，价格低。车载逆变电源按输出来分主要分两类，一类是修正正弦波逆变器和纯方波逆变器，另一类是
11、正弦波逆变器。纯方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时，其负载能力差，仅为额定负载的40%60%，不能带感性负载。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容，方波逆变器的制作方法采用简易的多谐振荡器，其技术属于50年代的水平，将逐渐退出市场。近年来出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性
12、不好。总括来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。1.2 逆变电源技术的发展概况逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的20世纪60年代，逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。最初的逆变电源采用晶闸管(SCR)作为逆变器的开关器件，称为可控硅逆变电源。由于SCR是一种没有自关断能力的器件，因此必须通过增加换流电路来强迫关断SCR，SCR的换流电路限制了逆变电源的进一步发展。随着半导体制造技术和变流技术的发展，自关断的
13、电力电子器件脱颖而出，相继出现了电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等等。自关断器件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能。由于自关断器件的使用，使得开关频率得以提高。从而逆变桥输出电压中低次谐波的频率比较高，使输出滤波器的尺寸得以减小，而且对非线性负载的适应性得以提高。最初，对于采用全控型器件的逆变电源在控制上普遍采用带输出电压有效值或平均值反馈的PWM控制技术，其输出电压的稳定是通过输出电压有效值或平均值反馈控制的方法实现的。采用输出电压有效值或平均值反馈控制的方法具有结构简单、容易实现的优点，但存在以下缺点：对非
14、线性负载的适应性不强；死区时间的存在将使PWM波中含有不易滤掉的低次谐波，使输出电压出现波形畸变；动态特性不好，负载突变时输出电压调整时间长。为了克服单一电压有效值或平均值反馈控制方法的不足，实时反馈控制技术获得应用，它是近十年来发展起来的新型电源控制技术，目前仍在不断地完善和发展之中，实时反馈控制技术的采用使逆变电源的性能有了质的飞跃。实时反馈控制技术多种多样，主要有以下几种：(1)谐波补偿控制当逆变电源的负载为整流负载时，由于负载电流中含有大量谐波，谐波电流在逆变电源内阻上的压降致使逆变电源输出电压波形畸变，谐波补偿控制可以较好地解决这一问题，其是在逆变桥输出PWM波中加入特定的谐波，抵消
15、负载电流中的谐波对输出电压波形的影响，减小输出电压的波形畸变。目前这种方法只能由高速的数字信号处理器来实现。(2)无差拍控制1959年，Kalman首次提出了状态变量的无差拍控制理论。1985年，Gokhale在PESC年会上提出将无差拍控制应用于逆变器控制。逆变器的无差拍控制才引起了广泛的重视。无差拍控制是一种基于微机实现的控制方法。这种控制方法根据逆变电源系统的状态方程和输出反馈信号来推算下一个采样周期的开关时间，使输出电压在每个采样点上与给定信号相等。无差拍控制的缺点是算法比较复杂，实现起来不太容易，它对系统模型的准确性要求较高，对负载大小的变化及负载的性质变化比较敏感，当负载大小变化及负载的性质变化时不易获得理想的正弦波输出。(3)重复控制为了消除非线性负载对逆变器输出的影响，在UPS逆变器控制中引入了重复控制技术。Haneyoshi及Kawamura等人首先在PWM逆变器中采用
