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1、电力电子技术设计论文设计课题：500W逆变器学 院：电气工程及自动化学院班 级：11电气42姓 名：学 号：11284083 指导老师：摘要根据无源逆变的实用原理，采用单相全桥逆变电路工作方式，实现把直流电源（12v）转换成交流电源（220V，50HZ），并对负载进行供电。达到的性能要求就是转换出稳定的工频电源，供给一些电器如灯，音像等使用。并且介绍了SG3525的功能及产生SPWM波的方法，对逆变器的控制及保护电路作了详细的介绍，给出了输出电压波形的结果。在电路的设计中，运用了电流保护，电压保护，空载检测和死区时间的设置。使电路中最终能够得到稳定的单相220V交流电供电，电路中主要是运用单片
2、机的控制，当蓄电池的电压过高或过低时逆变电源将停止工作，保护逆变电源和蓄电池；当蓄电池的电压在正常范围内波动时，输出电压不变；当输出电流过大时，单片机将停止SPWM输出，保护电源的器件使负载正常运行。关键字：逆变，保护电路Abstract Inverter based on the practical principle of passive, single-phase full-bridge inverter circuit means to achieve the DC power supply (12v) into AC power (220V, 50HZ), and load powe
3、r supply. Performance requirements is converted to a stable frequency power supply of a number of electrical appliances such as lights, audio-video use. And introduced the SG3525 features and generate SPWM waves method, inverter control and protection circuit were described in detail, given the resu
4、lts of the output voltage waveform. In circuit design, the use of the current protection, voltage protection, load detection and dead time setting. The circuit can be stable in the final single-phase 220V AC power supply, the circuit is to use the main control of the microcontroller, when the batter
5、y voltage is too high or too low, the inverter will stop work to protect the power inverter and battery; when the battery voltage fluctuations within the normal range, the output voltage constant; when the output current is too large, the microcontroller will stop SPWM output to protect the power of
6、 the device to load properly. Keywords: inverter, protection circuits目 录一、 绪论5二、 总体方案确定5三、 电路设计63.1功率主板63.2 SPWM驱动73.3DC-DC驱动83.4输出整流滤波9四、主要器件的设计制作10 4.1主变压器10 4.2AC输出滤波磁环12五、安装与调试13 5.1各板块安装13 5.2整机调试14六、总结16七、参考文献16一、绪论单相逆变电源是将直流电逆变成单相交流电，可将车载蓄电池逆变成交流电为用电器提供交流电，也可作为计算机的UPS电源。该单相逆变电源先将直流电通过输入逆变电路逆变
7、成交流电，然后用高频变压器升压；升压后的交流电整流后再通过输出逆变电路进行SPWM调节，使输出为工频220V正弦波电压。输入逆变电路控制采用专用芯片，输出逆变电路SPWM控制及逆变电源的各种保护采用单片机控制。当蓄电池的电压过高或过低时逆变电源将停止工作并灯光指示报警，保护逆变电源和蓄电池；当蓄电池的电压在正常范围内波动时，输出电压不变；当输出电流过大时，单片机将停止SPWM输出，保护电源的器件。二、 总体方案的确定1、总体介绍：电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性,其转换效率的高低和带负载能力
8、的强弱直接关系着它的应用范围。在逆变电源的发展方向上，轻量、小型、高效是其所追求的目标。本文所介绍的逆变电源电路主要采用集成化芯片,使得电路结构简单、性能稳定、成本较低。因此,这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路。2、经济性好： 通过把12V的蓄电池电源转换为工频使用电源，用于内部的电器，是一种简单，廉价的方式。主电路设计中采用了简单的逆变电路，过压过流保护电路，以及几款简单的芯片。经济性能良好，使用方便。就本系统的性能稳定性而言，由于未设计复杂的电路进行干扰的情况。并且输出稳定，价格优良，是一款性价比很高的系统。三、电路设计该逆变器分为四大部分，分别是功率主板、SPWM驱动、D
9、C-DC驱动板、输出整流滤波。3.1功率主板：功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。该机的BT电压为12V，满功率时，前级工作电流可以达到55A以上，DC-DC升压部分用了一对190N08，这种247封装的牛管，只要散热做到位，一对就可以输出500W，也可以用IRFP2907Z，输出能力差不多，价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯。关于主变压器的绕制，下面再详细介绍。前级推挽部分的供电采用对称平衡方式，这样做有二个好处，一是可以保证大电流时的二个功率管工作状态的对称性，保证不会出现单边发热现象；二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度，当然，也可以大大减小因为电流不平衡引起的干
10、扰。高压整流快速二极管，用的是TO220封装的RHRP8120，这种管子可靠性很好。高压滤波电容是470uf/450V的，在可能的情况下，尽可能用的容量大一些，对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。H桥部分用的是4个IRFP460，耐压500V，最大电流20A，也可以用性能差不多的管子代替，用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的常规电路。3.2SPWM驱动SPWM的核心部分采用了TDS2285单片机芯片。U3、U4组成时序和死区电路，末级输出用了4个250光耦，H桥的二个上管用了自举式供电方式，这样做的目的是简化电路，可以不用隔离电源。因为BT电压会在10-15V之间
11、变化，为了可靠驱动H桥，光耦250的输出级工作电压一定要在12-15之间，不能低于12V，否则可能使H桥功率管触发失败。所以，这里用了一个MC34063（U9），把BT电压升至15V，实验证明，这方式十分有效。整个SPWM驱动板，通过J1,J2插口和功率板接通，各插针说明如下：J2: 2P-4P; 7P-9P; 13P-15P; 18P-20P 分别为H桥4个功率管的驱动引脚。23P-24P为交流稳压取样电压的输入端。J1:1P为2285输出至前级3525第10P的保护信号连接端，一旦保护电路启动，2285的12P输出高电平，通过该接口插针到前级3525的10P，关闭前级输出。6P-7P-8P
12、为地GND。9P接保护电路的输出端，用于关闭后级SPWM输出。10P-11P接BT电源。SPWM原理图：3.3DC-DC驱动DC-DC升压驱动板，采用的是很常见的线路，用一片SG3525实现PWM的输出，后级用二组图腾输出，经实验，如果用一对190N08，图腾部分可以省略，直接用3525驱动就够了。板上有二个小按钮开关，S1、S2，S1是开机的，S2是关机的，可以控制逆变器的启动和停机。这驱动板，是用J3、J4接口和功率板相连的，其中J3的第1P为限压反馈输入端。原理图：3.4输出整流滤波输出整流器可以采用最常见的单相桥式整流电路，可以选择MUR460超快恢复二极管构成的单相桥式整流电路。输出
13、滤波电路可以采用LC滤波电路结构。整个输出整流滤波电路如图考虑后面的50Hz逆变器的纹波电流，输出滤波电容器应选用ESR低的聚酯电容器，电容量为3.3F+3.3F；输出滤波电感可以选用EI25磁芯，用0.47mm漆包线绕70100匝，磁路留0.5mm左右的气隙即可。四、 主要器件的设计制作4.1主变压器主变压器是制作逆变器成功与否的关健，本机主变用的磁芯为EE55，材质PC40，立式的，脚位11加11，脚粗1.2MM。绕制数据：初级2T加 2T，用10根0.93的线。初级导线总面积为6.8平方MM，次级为0.93线一根，绕60T。绕前准备： 先准备骨架，把骨架上22个引脚，剪去4个，下面红圈处
14、就是表示已经剪去的脚。上面二个独立的脚是高压绕组用的，远离下面的脚有利于绝缘，中间及下面的脚是低压绕组用的，左边是一个绕组2圈，右边是另一个绕组2圈。绕制步骤：A),先绕二分之一的高压绕组（次级），先在骨架上用高温胶带粘一层，这样做是为了防止导线打滑，用一根0.93线绕一层，约30圈，再用胶带固定住线头，不要让它散出来，并在高压绕组的外面用高温胶带包三层。B)，下面就可以绕低压绕组了（初级），低压绕组分成二层绕，也就是每一层是2加2，用5根线并绕，见下面图 先用5根0.93线绕2圈（见图二中红线），中间留空隙，再在空隙处用另外5根线绕2圈（见图二中蓝线），每根线长约37CM。用同样的方法绕二层，层间包二层胶带，这样就相当于用了10根线并绕。绕完低压绕组，在绕组外用高温胶带包三层。绕低压绕组要注意的问题是：线头留在下面，即骨架引脚处，线尾留长一点，暂时留在骨架的上面（等绕完高压绕组后要向下折下来）。从（图一）
