《家用电源逆变器的设计(张涵婷)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《家用电源逆变器的设计(张涵婷)（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、应天职业技术学院机电工程系毕业设计报告课题名称 家用电源逆变器设计 作 者 张涵婷 专 业 电力系统自动化技术（供用电技术）班级学号 供电091 0974139 指导教师 张卫华 2011 年 11 月目 录 摘要.2一、概述.2二、 毕业设计的任务与意义.3（一）毕业设计的任务.3（二）毕业设计的意义和要求.3三、 基本原理.4（一）逆变器的特点与应用范围.4 （二）电路基本原理.4（三） 逆变器应用类型.5. 1.有源逆变电路.6 2.无源逆变电路.7四、 设计方案.8（一）输入波形的选择.8（二）50HZ、220V方波波形输出实现电路选择.8 1.脉宽调制器（PWM).8 2.输出方式.
2、8（三） 各元件分析.8（四） 基本构成.12（五）逆变器的主要指标.14 (六）设计图纸.15（七）保护电路设计.15（八）DC/AC变换电路.17 五、毕业设计过程中出现的问题及解决方法.18六、总结.19参考文献家用电源逆变器设计摘要：本文利用电力电子的基本原理设计一种将直流电转换成220V、50Hz交流电或其它类型的交流电的逆变器电路。它输出的交流电可用于各类设备，最大限度地满足移动供电场所或无电地区用户对交流电源的需要。本文主要介绍了逆变器的含义、发展情况，以及逆变器的基本原理图，具体设计电路，最后对毕业设计遇到的问题进行总结归纳。关键词：直流 交流 逆变 有源 无源一、概 述 逆变
3、器是一种电源转换装置，逆变器按激励方式可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。有了逆变器，就可使用直流蓄电池为电器提供交流电，提供稳定可靠的用电保障，如笔记本电脑、手机、手持pc、数码相机以及各类仪器等；逆变器还可与发电机配套使用，能有效地节约燃料、减少噪音；在风能、太阳能领域，逆变器更是必不可少。 小型逆变器还可利用汽车、轮船、便携供电设备，在野外提供交流电源。 国际市场上对逆变器的要求，主要以欧洲为主，西班牙最多，德国第二，再
4、者就是日本，那么国内市场如何？ 随着全球光伏装机量的迅猛增长，逆变器市场也不断扩大。有数据显示：从2010年上半年，总体已经到了 8GW，2009年全年大概是8GW，同比增长了近3倍。根据预测，在今后三年的时间里将有9倍的增长。针对中国的市场，未来10年大概达到360亿的规模。就目前情形来看，国内市场相对来说比较小，但最近这两年也会有所突破。 面对如此巨大的市场缺口，国内逆变企业如何在竞争激励的国内外市场上赢得市场份额？应用拿捏着技术定向，技术决定市场！随着民族品牌的崛起， 中国企业也在不断走向世界，逆变器市场的竞争也将更国际化。早期的逆变器市场都是以国际知名品牌占据主导地位，如今以森兰、英威
5、腾等为代表的民族品牌经过不懈努力，不仅实现了产品批量走出国门，更成功登陆欧洲市场，使国产逆变器的出口不再限于东南亚、南非、中东等发展中国家和地区。进入变频技术的发源地去与国际知名品牌竞争，国产逆变器厂商或许可以通过这样的实战学习，实现更大的价值提升。二、 毕业设计的任务与意义 （一）设计的任务： 以一般家庭用电为例，设计一种应急电源逆变器，要求输入直流电压为24V，交流输出为220V，频率符合用电要求，具有低压、过压和过流保护，功率根据家庭用电情况自选（如选择400W）。 （二）设计的意义： 通过这次课题的设计，我们可以将之前所学的专业理论知识紧密的联合实际，增强分析问题和应用实际的能力。 对
6、逆变器有了深刻的了解，并且对将来进一步学习和工作有很大的帮助。 我们处在一个“移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。三、 基本原理 （一）逆变器的特点与应用范围： 逆变器是一种应急电源，是把直流电能转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。 不管是在偏远家村，或是野外需要或是停电应急，逆变器都是一个非常不错的选择。比较常见的是机房会用到的UPS电源，在突然停电时，UPS可将蓄电池里的直流电逆变为交流供计算机使用，从而防止因突然断电而导
7、致的数据丢失问题。能够不间断的提供电源，具有一定的安全可靠性、稳定性。 逆变器可以利用直流电转换成交流电为电器提供稳定可靠得用电保障，逆变器还可以与发电机配套使用，能有效地节约燃料、减少噪音；在风能、太阳能领域，逆变器更是必不可少。 小型逆变器还可利用汽车、轮船、便携供电设备，在野外提供交流电源。 广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等 。（二）电路基本原理 1. 有源逆变电路单相全波电路的逆变三相半波有源逆变电路电压型逆变电路：单相半桥逆变电路单相全桥逆变电路三相桥式逆变电路2. 无源逆变电路单相
8、桥式逆变电路串联谐振式逆变电路并联谐振式逆变电路电流型逆变电路：单相桥式逆变电路三相桥式逆变电路（三）逆变器应用类型 1.有源逆变电路：单相全波整流逆变电路 三相半波有源逆变电路 三相桥式有源逆变电路 2.无源逆变电路：负载换流型逆变电路：串联式谐振逆变电路 并联式谐振逆变电路 电压型：单相半桥逆变电路 单相全桥逆变电路 电流型：单相桥式逆变电路 三相桥式逆变电路 四、设计方案（一）输出波形的选择采用50Hz、220V方波波形输出。方波逆变器的制作采用简易的多谐振荡器，可以满足我们大部分的用电需求，除了转换效率高以外，结构简单，成本也低，性能稳定，使用于各种整流负载，并且控制简单、可靠性高。（
9、二）50Hz、220V方波波形输出实现电路选择 1.脉宽调制器（PWM） 采用TL494CN芯片，它集成了全部的脉宽调制电路；片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件简单；内置5V基准源；稳压精度为5V5%；内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力等特征使逆变器既可提供不间断的高质量交流电，又可以满足体积小，电路简单的要求。3. 输出方式采用两片TL494CN芯片，采用推挽式电路，交替工作，可以提高转换效率，而且双端工作的变压器体积比较小，可提高占空比，增大输出功率。（三）各元器件分析1.1 TL494简介 TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正
10、激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。1.2 TL494主要特征 工作电源： 最小7V 典型16V 最大42V 集成了全部的脉宽调制电路。片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。内置误差放大器、5V参考基准电压源、功率晶体管可提供500mA的驱动能力。可调整死区时间，有推或拉两种输出方式。1.3 TL494外形图1.4 TL494引脚图、各引脚功能引脚功能描述引脚功能描述引脚功能描述1比较器1同相输入7GND13输出方式控制2比较器1反相输入8输出管1的C极145V基准源输出3比较器“或”输出9输出管1的E极15比较器2的反相输入4死区时间控制10输出管2的E极16比较器2的同相输入5外接定时电容11输出管2的C极6外接定时电阻12Vcc1.5 TL494工作原理简述TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：1.6 TL494脉冲控制波形控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死
