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1、（D题）单相正弦波变频电源摘 要本设计电路使用N532组成一个文氏电桥振荡器，它的特点是起振容易,波形失真很小,频率也很稳定，其震荡频率由电阻电容决定,当电容选定为标准的的04时，电阻为31。K时频率刚好为50HZ左右。用一个可调电位器作为反馈调节电位器，可以调节振荡器输出的正弦波的幅度,从振荡器出来的正弦波分成4路，2路进入由个E552组成的精密整流电路变成馒头波；路进入由两个N52组成的同步波发生电路变成方波。本设计的载波振荡器的核心是一块NE55时基电路.它实际上是一个高线性度的三角波发生器，三角波频率由电阻电容决定,当三角波的频率约为20，能满足SWM调制电路的要求.为确保三角波的线性
2、度，由三极管为电容充放电回路组成恒流源.三角波信号经三极管的射极输出，分别送到SPWM调制器的同相端和反相端.调制电路实际上是为电压比较器，它把20K的三角波信号和1HZ的馒头波信号进行比较,在两个运放的输出端分别输出二路极性相反的WM信号.关键词：PWM波 文氏电桥 H桥目 录摘要.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。2目录。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.1 设计任务与要求.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。4 .1设计任务。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.4
3、1设计要求。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 方法比较与论证。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.4 。方案设计。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。4 2。2方案论证。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.4 2.3方案对比.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.43 硬件设计。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。5 。1 文氏电桥振荡器.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。5 32精密整流电路、加法电路.。.。.。.。.。.。.。.。.
4、。.。.。.。5 3.3 SPWM波发生器、同步波发生电路6 3.4时序电路。.7 。 H桥逆变电路.3.6过流保护电路 .。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。83电源电路。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。84系统测试与调试。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。9 41信号板电路的调试。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.9 2接上桥联调。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.9 5 设计总结。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。1、设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个单相正弦波变频电
5、源，其原理框图如图所示.变压器输入电压U1=220,变频电源输出交流电压O为，额定负载电流IO为2A，负载为电阻性负载。图1单相正弦波变频电源原理框图1.2设计要求（1） 输出频率范围为20Hz100H，UO=60。1的单相正弦波交流电。（2） 输出频率O500Hz，电流=20。1A时,使输出电压UO=360.V。（3） 负载电流O在0.2A范围变化时，负载调整率05。）（4） 负载电流IO=2A，U1在198242范围变化时，电压调整率SU0。%。（5） 具有过流保护,动作电流IO（th)=250.1A,保护时自动切断输入交流电源.（6） IO=A,UO=V时，输出正弦波电压的D2%。（7）
6、 IO=2A，UO=36V时,变频电源的效率达到90。）（8） 其他.2、方法比较与论证。1方案设计方案1：使用单片机产生SWM波并进行控制方案2：采用纯硬件电路产生SWM波并进行控制.方案论证方案一,通过初步尝试使用单片机产生SPWM波,虽然最后实验能够得到正弦波，但是波形并不是很完美,加上自身对单片机领域不是相当了解,很难调节出完美的SPWM波，那么就很难完成题目所需的要求.方案二，纯硬件电路在焊接电路上比较复杂，但是调节出来的波形比较完美，波形失真也挺小，且容易调节，对于题目的要求相对来说也易于满足。2。3方案对比综上所述，方案二是本次比赛的最佳选择，就选用方案二来完成本次比赛所出题目.
7、3、硬件设计 3.1、文氏电桥振荡器电路中的U1组成一个文氏电桥振荡器,它的特点是起振容易，波形失真很小,频率也很稳定,为了使输出波形频率可调,1、R2采用双联电位器。U1A是一级隔离放大器，其电压增益为2倍,也可以接成跟随器的形式，因为我考虑到5532在做跟随器时是否会不稳定，所以给它一定的增益,它的主要作用是隔离振荡电路和输出4路负载.3.2、精密整流电路、加法电路 3为稳压放大器:从精密整流电路出来的馒头波进入的同相端，从H桥取样变压器次级出来的馒头波（也经整流，不能滤波）进入UB的反相端，用来控制该运放的输出电压，起到稳压作用. U3A为加法电路：从U3B出来的馒头波进入U3A的同相端
8、，同时U3A的同相端也接在一个直流电位上,把PP值为V的馒头波,垫高。5.这个经垫高的馒头波就可以送到SPW调制电路中，做为SW的基波信号.33、SWM波发生器、同步波发生电路本电路的载波振荡器的核心是一块E5时基电路U4。它实际上是一个高线性度的三角波发生器,三角波频率由R29,R3及决定,如图中所标的数值R,R3为40,C7为82，这时，三角波的频率约为2K,能满足PWM调制电路的要求为确保三角波的线性度，由Q1,2，Q3，Q4为电容充放电回路组成恒流源。三角波信号经Q5的E极输出,分别送到SWM调制器U，5B的同相端和反相端.这个调制电路实际上是一个电压比较器，它把20K的三角波信号和1
9、00H的馒头波信号进行比较，在输出端脚和7脚分别输出二路极性相反的SPW信号U5可以用L9或L3,不能用速度较慢的普通运放,如324，35等等. 另一块553即UA，UB组成一个50HZ同步方波发生电路：从正弦波振荡器过来的正弦波信号(约1PP),经二个电压比较器U6A,6B后，产生二路带死区时间的低频同步波,电路中R39，R1决定二路方波的死区时间。经试验,当用5时，R39,R4取50R时,死区时间大约为10US。6,U6B用38时死区时间为20S.3、时序电路本电路将PWM发生器所产生的波形变换为驱动H桥四个桥臂的波形，SW波经74HC0与同步波发生电路相与产生两路相同的驱动波，两路经由或
10、门与同步波发生电路相或，产生四路驱动H桥臂SWM波形.考虑到上下桥臂导通时应该存在合理的死区时间，PWM发生器输入到74LS0之间加入了阻容充放电回路。即R4、R0、C0，通过合理设置电阻电容的数值,可以达到死区延时s的时间。5、桥逆变电路经由U2整流所得到的直流电压输入到H桥的V与G端，Q1、Q2、3、四个桥臂分别通以PWM驱动波.在输出电压Uo的正半周期时，1导通，2关闭，、Q4交替导通，在输出电压Uo的负半周时Q2导通,Q1断开，Q3、Q交替通断,即可得到频率一定的正弦波.滤波电路采用巴特沃斯型逆变电路，用于滤除输出波形中高次谐波分量.3.、过流保护电路流经001欧的采样电阻所得到的电压
11、，经由LM58放大5倍后送入到O07的同相输入端,与反向输入端的电压进行比较，若电流大于设定值，则7输出正向电压驱动50、05三极管实现自锁,KM驱动继电器常闭触点断开切断交流电源，恢复则切断继电器电源。3。7、电源电路运放采用双电源供电，时序电路数字芯片采用V供电，整个系统需用到正负2V及5V电源，采用12、7912、705。4、系统测试与调试4. 信号板电路的调试:信号板通入正负12V及5V电源,测量电流均正常。 2.用示波器测S点，调节VR3，应该看到正弦波，频率在50H左右，调R使1点的正弦波幅度在10p,振荡器就基本调好了 .用示波器测S2点波形，可以看到馒头波,调V1使馒头波的幅度在6p,一般大于1V就会出现削顶，这样,精密整流电路就调好了.4。用示波器测3点波形，也应该是馒头波，调R让S3点的波形幅度在4pp,再调V使馒头波的谷点离开直流底线2。5V，这样，加法器电路就基本调好。42接上H桥联调:1。断开反馈稳压调节的跳线帽,也就是,让H桥处在开环状态。2把信号板J2和H桥连接好. 3.接上母线电源,为了安全起见，初次调试使用V直流电，且限流保护设定为1A。 4把示波器的探头打在10:1档，夹在桥AC输出的二个端子上，再接上一点负载，使用0/10
