分类号：TM464
单位代码：10452
毕业论文（设计）基于TL494小功率逆变器设计
姓名王日健
学号201309920312
年级 2013
专业电气工程及其自动化
系（院）汽车学院
指导教师谢印忠
2015年4月1日
摘要
随着科学技术的进步，逆变技术得到了快速发展，逆变器是一种应用功率型的半导体器件，能够把直流电能转变成交流电能的一种变流设备，用于交流负载使用。因此，逆变技术在开发和运用的领域中有着十分重要的地位。
本设计思路是针对车载逆变器，系统地阐述了车载逆变器技术的产生背景，发展现状、设计过程及广泛应用。该逆变器的核心控制电路采用了芯片TL494CN，并且在电路中使用了高频变压器，极大地减少了该逆变器的成本及体积，逐步提高了逆变器的性能。整个逆变电路将输入的12V的直流电通过两次变频转变成220V/50Hz的交流电后输出，并且具有输入/输出过压保护，以及过热保护等功能。
关键词：车载逆变器;高频变压器; TL494CN
Abstract
With the progress of science and technology, inverter technology has been rapid development. Inverter is a kind of application of power semiconductor devices, which can transform into a DC power converter equipment AC power for AC load use. Therefore, the inverter technology has a very important position in the field of development and application.
This design is based on car inverter, systematically expounds the background of vehicle-mounted inverter technology,the current situation of the development, the design process and a wide range of applications. The core of the inverter control circuit adopted TL494CN chip, and the high frequency transformer is used in the circuit, greatly reduces the cost and volume of the inverter and gradually improve the performance of the inverter. The inverter circuit of the input 12 V DC by twice frequency conversion into 220 V / 50 Hz alternating current output, with the input/output overvoltage protection, and overheating protection function.
Keywords: Vehicle-mounted inverter; High-frequency transformer; TL494CN
目录
1 绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 逆变技术的现状及发展趋势 (1)
1.3 逆变技术的分类 (2)
1.4 逆变技术的应用领域 (3)
2 逆变器有关内容的研究现状 (4)
2.1 逆变器主电路的基本形式 (4)
2.2 逆变电源的选择 (4)
2.3 逆变器功率开关器件 (5)
3 车载逆变电源工作原理 (7)
3.1 简述车载逆变器 (7)
3.2 TL494引脚功能及工作原理 (7)
3.2.1 TL494芯片简介 (7)
3.2.2 TL494芯片各引脚功能 (8)
3.2.3 TL494工作原理 (9)
3.3 逆变电路设计 (11)
3.3.1 逆变电路部分 (11)
3.3.2 保护电路部分 (15)
4 电路图绘制和调试 (17)
4.1 PROTEL99简介 (17)
4.2 电路图绘制 (18)
4.3 PCB图绘制 (18)
4.4 电路调试 (19)
结论 (20)
参考文献 (21)
附录 (22)
谢辞 (25)
1 绪论
1.1 引言
逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电能（一般为220V,50Hz正弦波）的电气装置，它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。简单地说，逆变器就是一种将低压(12V或24V或48V)直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。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生活中不可缺少的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。
近年来，电力电子技术[1]发展迅猛，逆变器广泛应用于日常生活，车载系统，电子通信等领域。现代社会中，随着私家车的逐渐增加，在户外需要使用的电子设备也越来越多,例如车用音响、车用冰箱、笔记本电脑、手机充电器以及各种电源适配器。在发达国家几乎每辆车都具备车载逆变电源。而在国内配备这种转换器的车辆还很少,另外每年汽车销售量日益增加,因而车载逆变器在国内将会有非常大的市场前景。
1.2 逆变技术的现状及发展趋势
逆变器是指整流器的逆向变换器，其作用是通过半导体功率开关器件的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能的一种电力电子变换器。逆变器的应用将越来越重要。21世纪是能源开发、资源利用与环境保护互相协调发展的世纪，能源的优化利用与清洁能源的开发，是能源资源与环境可持续发展战略的重要组成部分。
具有世界三大能源之称的石油、煤和天然气等化石燃料将逐渐被耗尽，氢能源与再生能源将逐渐取代化石燃料而成为人类使用的主体能源，这种能源的变迁将迫使发电方式产生一次大变革，使用氢能源与再生能源的高效低污染燃料电池发电方式，将成为主体发电方式。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。
逆变器发展趋势可以概括以下几个方面。
（1）高频化。逆变电源的体积和重量主要是由储能元件决定，因此逆变电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20KHz，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5～10%，其主要材料可以节约90%甚至更高，还可以节电30%以上。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，逆变电源的体积、重量也将会越来越小。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化是逆变电源的主要发展方向。
（2）低噪声。逆变器的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以，尽可能地降低噪声影响是逆变电源的又一发展方向。
（3）模块化。模块化有两方面的含义，包括功率器件的模块化和电源单元的模块化。常见的器件模块，含有一单元、两单元甚至六单元直至七单元。随着电源技术的发展，开关器件的驱动保护电路也集成到功率模块中去，构成了智能化功率模块，不但缩小了整机的体积，而且也方便了整机的设计制造。
（4）数字化。现在数字式信号，数字电路越来越重要，数字信号处理技术也日趋完善，显示出越来越多的优点，如便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、提高系统抗干扰能力等，同时也为电源的并联技术发展提供了方便。
（5）高可靠性。可靠性是所有电力电子装置的生命线。我们知道，在一个系统中，元件数量越少，可靠性越高。所以，在设计电源时，尽可能使用较少的元件，提高系统的集成度。这样就解决了电路复杂、可靠性差的问题，同时也简化了电路，使系统的可靠性得到了提高。
（6）绿色化。随着各种政策法规的出台，对无污染电源的呼声越来越高。为了使电源系统绿色化，电源应加装高效滤波器，还应在电网输入端应用功率因数校正技术和软开关技术。节电也是绿色电源一个很重要的因素，因为发电是造成环境污染的重要原因，而节电就意味着发电容量的节约。
1.3 逆变技术的分类
逆变技术[2]的分类方式很多，主要分类方式如下。
(1) 按逆变器输出交流的频率分为：工频（50～60Hz）逆变、中频（400H z到几十kHz）逆变和高频（几十kHz到几MHz）逆变。
（2）按逆变器输出交流能量的去向分为：无源逆变和有源逆变。
（3）按逆变器输出电压的波形分为：正弦波逆变和非正弦波逆变。
（4）按逆变器输出交流的相数分为：单相逆变、三相逆变和多相逆变。
（5）按逆变器的直流电源的性质分为：电压源逆变和电流源逆变。
（6）按逆变器的电路结构分为：单端式逆变、推挽式逆变、半桥式逆变和全桥式逆变。
（7）按逆变器的功率开关管分为：大功率晶体管（GTR）逆变、晶闸管（SCR）逆变、可关断晶闸管（GTO）逆变、功率场效应晶体管（MOSFET）逆变和绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变。
（8）按逆变器的控制方式分为：脉宽调制（PWM）逆变、脉频调制（PFM）逆变和数字逆变。
1.4 逆变技术的应用领域
现代逆变技术[3]是一门实用技术，随着电力电子技术的飞速发展和各行各业对电气设备控制性能要求的提高，逆变技术在许多领域应用越来越广泛。
(1) 交流电动机变频调速
运用逆变技术将普通交流电网电压变换成电压和频率均可调的交流电，对交流电动机进行无极调速。变频调速技术在许多场合有广泛的应用，如风机、水泵、机床、轧机、电梯、传动、空调等的控制。
(2) 电动机制动再生能量回馈
交流电动机和直流电动机在制动过程中都会处于发电状态而使直流母线电压泵升。采用有源逆变系统将能量回馈至交流电网而代替传统的电阻能耗制动，既节约了电能，又提高了安全性能。
(3) 不间断电源系统
在许多领域中被广泛应用的计算机、通信设备、检测设备等都需要采用不间断电源。UPS主要由蓄电池和逆变器组成。逆变器具有能量双向传输功能。在电网正常供电时，逆变器处于整流状态，给蓄电池充电；在电网断电的情况下，逆变器处于逆变状态，将蓄电池中的直流电逆变成交流电供给用电设备。
(4) 产生和利用磁场
高频和中频加热炉、电磁灶等设备利用逆变技术产生交流电，进而产生交变磁场，金属在交变磁场中产生涡流而发热，从而达到加热的目的。
磁悬浮列车是利用高尖技术产生一种磁场，使列车车轮和铁轨不完全接触，减小摩擦，提高牵引效率。其中就利用了逆变技术。
(5) 通信开关电源
通信电源包括一次电源和二次电源。一次电源由带逆变器的开关电源替代传统整流式电源，而二次电源一般都是逆变式开关电源。
(6) 变频电源
我国采用的是50Hz的交流电。我国在生产出口外销的家电电器、电动机等产品时，在调试、检测、老化过程中需要大量的60Hz的交流电源。采用逆变技术就可以设计出这种电源。
除了以上列举的领域之外，还有航空逆变器、舰船逆变器、电力控制、交直流配电控制、机器人、工业控制机、影视设备、充电装置、武器系统等等，另外还有许多应用领域我们尚不太清楚。
2 逆变器有关内容的研究现状
2.1 逆变器主电路的基本形式
常用逆变器主电路的基本形式有三种分类方法:按相数分类，可分为单相逆变电路和三相逆变电路；按直流侧电源性质的不同分类，可分为电压源逆变电路（V oltage Source Type Inverter——VSTI）和电流源逆变电路（Current Source Type Inverter——CSTI）；按电路拓扑结构，可以分为单端正激(Single-ended forward)、单端反激(Single-ended flyback)、升压(Boost)式、降压(Buck)式、推挽(Pull-push)式、半桥(Half-bridge)式、全桥(Full-bridge)式等。
理想的逆变器，从直流变换到交流时功率为恒值而没有脉动，直流电压波形和电流波形中也不会产生波动。而在实际的逆变电路中，因为逆变器的脉动数值有限，因而逆变功率是脉动的。当逆变器的逆变功率的脉动波形由直流电流来体现时，称之为电压源型逆变器，直流电源是恒压源。电压源型逆变器直流侧有较大的滤波电容。当逆变器的逆变功率的脉动波形由直流电流来体现时，称之为电流源型逆变器，直流电源是恒流源。电流源型逆变器直流侧接有较大的滤波电感。
此外，控制逆变器输出量(电流或电压)有两种方法，一种是脉冲幅度调制PAM，其特点是保持脉冲宽度不变而改变脉冲幅值；另一种是脉冲宽度调制PWM，其特点是保持脉冲幅值不变而改变脉冲宽度。
逆变器按主电路形式分类如图2-1所示：
图2-1 逆变器分类示意图
2.2 逆变电源的选择
逆变电源的构成除了包括逆变电路和控制电路外，还要有输入、输出电路、辅助电路和保护电路。小容量逆变电源因为输出容量小，电压和电流不大，因此开关器件多选用电
力MOSFET。而大容量正弦波输出的逆变电源因其电压电流一般都比较大，因此多采用IGBT作为它的开关器件。在PWM逆变器中，软开关技术的研究目的是要实现脉宽调制软开关技术，就是将软开关技术引进到PWM逆变器中，使它既能保持原来的优点，又能实现软开关工作。逆变电源的选择需要注意以下几点：
（1）额定输出电压：在规定的输入直流电压允许的波动范围内，它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定准确度一般有如下规定：在稳态运行时，电压波动范围应有一个限定，例如其偏差不超过额定值的±3%或±5%。在负载突变或有其他干扰因素影响的动态情况下，其输出电压偏差不应超过额定值的±8%或±10%。
（2）输出电压的波形失真度：当逆变器输出电压为正弦度时，应规定允许的最大波形失真度(或谐波含量)。通常以输出电压的总波形失真度表示，其值不应超过5%(单相输出允许10%)。
（3）额定输出电流：表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出的是额定输出容量，其单位以V A或KV A 表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为1(即纯阻性负载)时，额定输出电压为额定输出电流的乘积。
（4）额定输出效率：逆变器的效率是在规定的工作条件下，其输出功率对输入功率之比，以%表示。逆变器在额定输出容量下的效率为满负荷效率，在10%额定输出容量的效率为低负荷效率。
（5）保护：过电压保护：对于没电压稳定措施的逆变器，应有输出过电压防护措施，以使负载免受输出过电压的损害。
过电流保护：逆变器的过电流保护，应能保证在负载发生短路或电流超过允许值时及时动作，使其免受浪涌电流的损伤。
（6）噪声：电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时，其噪声应不超过80dB，小型逆变器的噪声应不超过65dB。2.3 逆变器功率开关器件
下面介绍当前主要功率开关器件的特性及其应用情况。
（1）晶闸管：这是最早应用的一种功率开关器件，其特点是功率最大，应用最广。普通型SCR的电压高达6000V，电流达数千安培，自身正向压降约为1.5V，开通仅需要在控制级上加一个小触发脉冲即可，但关断时必须用电感、电容和辅助开关器件组成的强迫换向电路。其工作频率不大于400Hz。由于其工作频率低，关断电路复杂，效率低，功耗大，因此在PWM调制中产生的正弦波不够完善，并且噪声大。目前，逆变器中已经基本不再用SCR作为功率开关器件，SCR主要用做UPS的静态开关。
（2）功率场效应管（MOSFET）：功率MOSFET是一种全控型三端开关器件。其特点是开关速度快，安全工作区宽，热稳定性好，线性控制能力强，采用电压控制，易于实
现数控，因此常常作为开关器件实现电量的逆转换。MOSFET 的缺点是输入阻抗高，抗静电干扰能力差，承载能力和工作电压比较低，多用于电压为500V 以下的低功率高频开关逆变器。由于受功率的限制，因此它只适用于小功率逆变器。
（3）BJT （功率GTR ）晶体管：BJT 直到1985年实现达林顿模块后才达到300A 、1000V 和增益100的水平。大功率晶体管开关时间为1.5us 降为1.5V 。若采用多重达林顿晶体管提高增益，则开关时间增长，自身电压降会增大。由于其开通状态必须饱和，因此电流增益很低，往往要求驱动电路输出很大的电流，是功率消耗增大，在20世纪80年代中期，它曾用于中小功率逆变器中，现在已经基本不使用了。
（4）绝缘栅双极晶体管（IGBT ）：IGBT 是一种新发展起来的复合型功率开关器件，它既有单极型电压驱动的MOSOFT 的优点，又结合了双极型开关器件BJT 耐高压，电流大的优点。其开关速度显然比功率MOSFET 低，但远高于BJT ，又因为它是电压控制器件，故控制电路简单、稳定性好。IGBT 的最高电压为1200V ，最大电流为1000A ，工作频率高达1000kHz 。它具有电压控制和开关时间（约为300ns ）极短的优点。其正向压降约为3V 。
在现代的UPS 中IGBT 普遍被用作逆变器或整流器开关器件。它是全控型开关器件，通过数控技术控制
IGBT 的通断，能有效地将输入电压与输入电流保持同步，是功率因数等于1，从而减小了UPS 整流器对市电电源的干扰。IGBT 的内部结构、等效电路及电气符号如图2-2所示：
（a ）内部结构 （b ）等效电路 （c ）电气符号
图2-2 IGBT 的内部结构、等效电路及电气符号
G
C
E C
G
栅极G
集电极C
E
3 车载逆变电源工作原理
3.1 简述车载逆变器
车载逆变器（电源转换器、Power Inverter）是一种能够将12V 直流电转变成220V 交流电，供一般家用电器使用，是一种比较便捷的车用电源转换器。在国外车载电源逆变器非常受欢迎。由于汽车的普及率上升，外出工作或旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种设备工作。随着中国加入WTO 后，中国市场私家车越来越多，因此，车载逆变器电源作为一种电能转换器，会给我们的生活带来很多的便利，是一种常备的车用汽车电子设备。车载逆变器通过点烟器可以输出20W、40W、80W、120W直到150W功率规格的电能。把家用电器连接到电源转换器的输出端，就能在汽车内使用各种电器设备就像在家里使用一样方便。
目前市场上销售量最大、最常见的车载逆变器的输出功率为70W～150W，逆变器电路中主要采用TL494或KA7500芯片为核心的PWM脉宽调制电路[4]。
3.2 TL494引脚功能及工作原理
3.2.1 TL494芯片简介
TL494[5]芯片于80年代初由德州仪器（Texas Instruments）公司设计并推出，推出后立刻得到市场的广泛好评，尤其是在PC机的ATX半桥电源上。直至今日，仍有相当比例的PC机电源基于TL494芯片。多年来，作为最廉价的双端PWM芯片，TL494在双端拓扑，如推挽和半桥中应用极多。由于其较低的工作频率以及单端的输出端口特性，它常配合功率双极性晶体管（BJT）使用，如用于配合功率MOSFET则需外加电路。TL494已成为一种工业标准芯片，由很多家集成电路厂商生产。它也被命名为其他型号，如飞兆（Fairchild，又称仙童）公司将它的TL494兼容芯片命名为KA7500。
T L494是一种频率恒定的脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激的双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以满足不同场合的要求。其主要特性如下：
（1）集成了全部的脉宽调制电路。
（2）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）。
（3）内置误差放大器。
（4）内置5V参考基准电压源。
（5）可调整死区时间。
（6）内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。
（7）有推或拉两种输出方式。
3.2.2 TL494芯片各引脚功能
TL494芯片管脚如图3-1所示：
TL494为双列直插式结构，其中1、2、
15、16引脚分别为内部两个运算放大器的输
入端，3引脚为补偿端，4引脚为死区电压控制端，5、6引脚外接振荡定时元件，7引脚为地，8、9、10、11引脚分别为内部一个启动管的集电极和发射极,12引脚为供电端,13引脚为输出方式控制端,接低电平时内部两个三极管同时导通和截止，接高电平时内部两个三极管轮流导通和截止，14引脚为基准电压输出端，输出5V基准电压 , 可输出10mA 的驱动电流。
TL494内部结构图如图3-2所示：
图3-2 TL494芯片内部结构
第（1）脚为第一组误差放大器的同相输入端。
第（2）脚为第一组误差放大器的反相输入端。从第（14）脚输出的5V基准电压经R14、R20分压得到约4V的电压，与第（1）脚电压进行比较。由于输+5V电压升高时第（1）脚取样，电压成比例升高，当此电压超过4V时，误差放大器输出高电平，通过IC内部比较器控制输出，脉宽减小，以使5V电压下降，达到稳压的目的。
第（3）脚为第一误差放大器输出的引出端。外接C19、C20、C21、R11组成的频率校正网路，以防止放大器发生自激。
第（4）脚为死区控制端。当IC工作在推挽状态时，其两组输出脉冲使两只推挽开关管依次导通和关断。为了避免开关管的滞事效应造成瞬间导通而击穿开关管，在脉冲的序列之间留有一定的空隙，称为死区。改变第（4）脚的电压，可改变死区时间。当第（4）脚电压大于5V基准电压时，输出脉冲关断。在0～5V，死区时间成比例增大。
第（5）脚为内部振荡电路，外接定时电容C18。
第（6）脚为外接定时电阻R9。此RC的值决定TL494输出脉冲的重复频率，其值为FKHz=1.2/R 欧姆.C（UF）。按图中数据，此电源的工作频率为30KHz。
第（7）脚为共地端，也是供电的负极端。
第（8）（11）脚为两路输出放大管的集电极。
第（9）（10）脚为内部驱动放大管的发射极，接地。
第（12）脚为供电端，其允许输入电压可达8～40V，因此无需外部稳压器。
第（13）脚为工作状态设定端。当第（13）脚为5V基准电压时，两路输出脉冲相差180度，每路输出量200mA的驱动电流，用于驱动推挽或半桥、桥式电路。当第（13）脚接地时，两路输出脉冲为同相位，为8～40V时，第（14）脚均输出5±0.25V的稳定基准电压。
第（14）脚为内部基准电压源。在I C供电组误差放大器的反向输入端，在该电源中作为过流保护取样输入。
3.2.3 TL494工作原理
TL494芯片的内部电路由锯齿波振荡器[6]、两个误差比较器、5V直流基准电源、死区时间比较器、欠压封锁电路、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
（1）锯齿波振荡器
TL494内置了线性锯齿波振荡器，产生0.3～3V的锯齿波。振荡频率可通过外部的一个电阻R T和一个电容C T进行调节，这两个元件接在对应端与地之间。取值范围：R T：5～100Ω，C T：0.001～0.1uF。振荡频率：f=1/R T C T。形成的信号为锯齿波。最大频率可以达到500kHz。
（2）5V 直流基准电源
TL494内置了基于带隙原理的基准电源，这个5V 直流基准电源用于提供芯片需要的偏置电流。如13脚接高电平时，及误差放大器等可以使用它。基准电源精度为5%，电流能力10mA ，温度范围0～70度。TL494极限参数如表3-1所示：
表3-1 TL494的极限参数
（3）死区时间比较器
死区时间由Dead Time Control 引脚4设置，它通过一个比较器对脉冲触发器实行干扰，限制最大占空比。这一部分用于通过0-4V 直流电压来调整占空比。当4脚预加电压抬高时，与振荡锯齿波比较的结果，将使得D 触发器CK 端保持高电平的时间加宽。该电平同时经过反相，使输出晶体管基极为低，锁死输出。4脚电位越高，死区时间越宽，占空比越小。由于预加了0.12V 直流。所以，限制了死区时间最小不能小于4%，即单管工作时最大占空比96%，推挽输出时最大占空比为48%。死区时间比较器单独作用时的相关波形如图3-3所示：
图3-3 引脚4输出波形
t
t
t
45脚信号
V
V Q
（4）PWM比较器[7]及其调节过程
由两个误差放大器输出及3脚（PWM比较输入）控制。当3端电压加到3.5VDC时，基本可以使占空比达到0，作用和4脚类似。但此引脚真正的作用是外接RC网络，用做误差放大器的相位补偿。
常规情况下，在误差放大器输出升高时，增加死区时间，缩小占空比；反之，占空比增加。作用过程和4脚的死区控制相同，从而实现反馈的PWM调节。0.7VDC的电压提高了锯齿波，使得PWM调节后的死区时间相对变窄。
如果把3脚比做4脚，则PWM比较器的作用波形和图3-3类似。然而，该比较器的占空比调节，要在死区时间比较器的限制范围内起作用。单管工作方式时，V CK直接控制输出，输出开关频率与振荡器相同。当13脚电位为高时，封锁被取消，触发器的Q、Q端，分别控制两个输出晶体管轮流导通，频率是单管方式的一半。
（5）误差放大器
两个误差放大器用于电源电压反馈和过流保护。这两个放大器以或的关系，同时接到PWM比较器同相输入端。反馈信号比较后的输出，送PWM比较器，以和锯齿波比较，进行PWM调节。
由于放大器是开环的，增益达到95dB。加之输出点3被引出，使用时，设计者可以根据需要灵活使用。
（6）UC封锁电路
用于欠压封锁，当Vcc低于4.9VDC，或者内部电源低于3.5VDC时，CK端被钳制为高电平，从而使输出封锁，达到保护作用。
（7）输出电路
输出电路有两个输出晶体管，单管电流500mA。其工作状态由13脚（输出控制）来决定。
当13脚接低电平时，通过与门封锁了D触发器翻转信号输出，此时两个晶体管状态由PWM比较器及死区时间比较器直接控制，二者完全同步，用于控制单管开关电源。当然，此时两个输出也允许并联使用，以获得较大的驱动电流。当13脚接高电平时，D触发器起作用，两个晶体管轮流导通，用于驱动推挽或桥式变换器。
3.3 逆变电路设计
3.3.1 逆变电路部分
本设计思路是先将12V的直流电逆变为220V/50Hz的交流电（DC/AC），然后利用桥式整流和电容的充电快放电慢的特性整流出220V的直流电（AC/DC），最后再逆变为220V/50Hz交流电，由XAC插座输出到负载上。电路图如图3-4所示。下面将把整个电
路原理图按三个主要逆变部分详细说明。
图3-4 逆变电路原理图（1）DC/AC逆变电源部分
DC/AC逆变电源电路如图3-5所示：
图3-5 DC/AC部分电路图
12V直流电到220V/50KHz交流电部分由图3-5中TL494CN芯片I C1控制晶体三极管VT1、VT3和场效应管VT2、VT4和变压器共同完成。I C1的5脚外接电容C4和6脚外接电阻R7为脉宽调制器的定时元件，脉宽调制频率为F=1.1/(0.0047×4.3)KHz=50KHz，即I C1控制VT1、VT2、VT3、VT4工作在50KHz的频率。I C1正向输入时，I C1内置三极管VT1工作在放大状态，VT2工作在截止状态，此时I C1的9脚外围晶体二极管VD3导通，因此场效应管VT2栅极电压达到一定值，VT2为饱和导通状态；当I C1内置三极管VT1工作在截止状态时，I C1的9脚外围晶体二极管VD3截止，VT3基极为低电平，所以VT3为饱和导通状态，VT3为饱和导通状态时，VT4因栅极无正偏压而处于截止状态，此时直流电经变压器初级线圈上半部分通过VT2接地，经过变压器放大形成上半周期电流。当I C1反向输入时，同理I C1控制场效应管VT2截止、VT4饱和导通，此时直流电经变压
器初级线圈下半部分通过VT4接地，经过变压器放大形成下半周期电流。因此，经变压器初级线圈的电流相当于12V/50KHz的交流电，变压器次级输出为220V/50KHz交流电。先将12V直流电逆变为12V/50KHz交流电的目的有两个：一、可以将变压器做的很小很轻；二、人耳能听见的最高频率为20KHz，小于20KHz人耳将会听见吱吱的声音。
（2）AC/DC逆变电源部分
AC/DC逆变电路如图3-6所示：
图3-6 AC/DC部分电路图
为了满足大功率场效应管[8]VT6、VT9能正常工作，再将220V/50KHz交流电用桥式整流法逆变为220V支流电，图3-6将完成这部分功能。此部分功能由VD5、VD6、VD7、VD8，C12共同组成桥式整流，利用电容充电快放电慢的特性整流出220V直流电。桥式整流的工作原理是，四个整流二极管组成一个电桥，变压器次级线圈和C12接到电桥的两个对角线位置。当T1输出为正半周期时，二极管VD8和VD5导通，VD6和VD7截止，电流沿VD5经VD8指向电容C12；当T1输出为负半周期时，VD8和VD5截止，VD6和VD7导通状态，电流沿VD6经VD7流向C12，由于T1输出的2个半周期中经过电容C12的电流方向相同，实现了全波整流，再利用电容的充电快放电慢的特性，成功将电流整流为直流(220V直流电)。
（3）DC/AC逆变部分
DC/AC逆变电路如图3-7所示：
图3-7 DC/AC部分电路图
最后由TL494CN芯片的5脚外接点容C8和6脚外接电阻R14决定脉宽频率为F=1.1/(0.1×220)KHz=50Hz，控制VT5、VT8、VT6、VT9工作在50Hz的频率下，将220V 直流电逆变为220V/50Hz的交流电，图3-7将完成这部分功能。TL494正向时，I C2控制VT5为饱和导通状态，VT8为截止状态，由于VT5为饱和导通状态，则VT6为饱和导通状态。由于VT8处于截止状态，VT9因栅极无正偏压而处于截止状态，同时VT7因栅极无正偏压而处于截止状态，VT10为饱和导通状态。此时220V直流电经VT6沿XAC插座到负载再经VT10接地，形成正半周期电流；反向时，I C2控制VT5为截止状态，VT8为饱和导通状态，由于VT5为截止状态，则VT6因栅极无正偏压而处于截止状态，由于VT8为饱和导通状态，VT9处于饱和导通状态，同时VT10处于饱和导通状态，VT7因栅极无正偏压而处于截止状态。此时220V直流电经VT9沿XAC插座到负载再经VT7接地，形成负半周期电流；这样接可将220V直流电成功转变为220V/50Hz交流电输出供负载使用。
3.3.2 保护电路部分
图3-4中I C1、I C2采用两只TL494CN芯片构成了该逆变电源的核心控制电路。TL494CN 是专用的双端式开关塑封结构，工作温度范围为0～70°C，极限工作电源电压为7～40V，最高工作频率为300KHz。
TL494CN芯片内置5V基准源，稳压精度为5V 5％，负载能力为10mA，通过其14
脚输出供外部电路使用。TL494CN芯片还内置2只NPN功率输出管，可提供500mA的驱动能力。TL494CN内部电路如图3-2所示。
图3-4电路中I C1的15脚外围电路R1、C1组成上电软启动电路[9]，上电时电容C1两端的电压由0V逐步升高，当C1端电压达到5V以上时，允许I C1内部的脉宽调制电路开始工作。当电源断电后，C1通过电阻R2放电，保证下次上电时软启动电路能正常工作。
I C1的15脚外围电路的R1、R2、Rt组成的过热保护电路，R t为正温度系数热敏电阻，常温阻值可在150～300欧姆范围内任选，适当选大些可提高过热保护电路启动的敏感度。
I C1的15脚的对地电压值U是一个比较重要的参数，图3-4电路中U＝V CC×R2/（R1+R2＋Rt）V，常温下的计算值为U＝6.2V。结合图3-2﹑图3-4可知，正常工作情况下要求I C1的15脚的电压应略高于16脚电压（芯片的14脚相连为5V），常温下6.2V大小正好满足要求，并略留有一定的余量。
当电路工作异常的时候，MOS功率管[10]VT2或VT4的温度大幅提高，热敏电阻Rt 的阻值超过4K欧姆时，I C1内部比较器1的输出将由低电平翻转为高电平，I C1的3脚也随即转为高电平状态，致使芯片内部的PWM比较器、或门、或非门输出均发生翻转，I C1内置功率管输出三极管VT1和三极管VT2均转为截止状态。当I C1内的两只功率输出管截止时，图3-4电路中的VT1、VT3将因基极为低电平而饱和导通，VT1、VT3导通后，功率管VT2和VT4因栅极无正偏压而处于截止状态，逆变电源电路停止工作。
I C1的1脚外围电路的DZ1、R5、VD1、C2、R6构成12V输入电源过压保护电路。稳压管DZ1的稳压值决定了保护电路的启动门限电压值，VD1、C2、R6还组成保护状态维持电路，只要发生瞬间的输入电压过压现象，保护电路就会启动并维持一段时间，以确保后级功率输出管的安全。考虑到汽车行驶过程中电瓶电压的正常变化幅度大小，通常将稳压管DZ1的稳压值选为15V或者16V较为合适。
I C1的3脚外围电路的C3、R5时构成上电软启动时间维持以及电路保护状态维持的关键性电路。实际上不管是电路软启动的控制还是保护电路的启动控制，其最终结果均反映在I的3脚的电平状态上。当电路上电或保护电路启动时，I C1的3脚为高电平，对电容C3沿R5支路进行充电。当致使保护电路启动的诱因消失后，C3通过R5支路进行放电，因放电所需时间较长，故电路的保护状态仍得以维持一段时间。
当I C1的3脚为高电平时，将沿R8、VD4支路对电容C7进行充电，同时将电容C7两端的电压提供给I C2的4脚，使I C2的4脚保持为高电平状态。从图3-2的芯片内部电路可知，当4脚为高电平时，将抬高芯片内死区时间比较器同相输入端的电位，使该比较器输出保持为恒定高电平，经或门、或非门后使内置的三极管VT1和三极管VT2均截止。
逆变器制作全过程 制作600W的正弦波逆变器， 该机具有以下特点： 1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。 2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。 3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你要什么有什么。 如果PCB没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我保证你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。 4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。 一、电路原理： 该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”；“SPWM驱动板”；“DC-DC驱动板”；“保护板”。
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600W，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，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方便，加上EE55是现存有的，就用了EE55。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，我用的是二手管，才1元钱一个。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。 下面是功率主板的PCB截图，长宽为200X150MM，因为，这部分的电路比较简单，所以，我没有画原理图，是直接画了
逆变器主要技术指标有:额定容量;输出功率因数;额定输入电压、电流 电压调整率;负载调整率;谐波因数;总谐波畸变率;畸变因数;峰值子数等 通过对逆变器产品的考察,现对250kW、500kW逆变器产品及1000kW逆变器做技术参数比较: 本工程装机容量，10MWp，若选用单台容量大的逆变器，逆变器发生故障时，发电系统损失发电量较大；选用单台容量小的逆变设备，则设备数量较多，会增加投资后期的维护工作量；在投资相同的条件下，应尽量选用容量大的逆变设备，可在一定程度上降低投资，并提高系统可靠性，因此，从工程运行及维护考虑,本工程拟采用高效率、大功率逆变器，选用容量为 500kW，逆变器参数暂按如下参数进行设计
集中型逆变器 主要特点是单机功率大、最大功率跟踪（MPPT）数量少、每瓦成本低。目前国内的主流机型以 500kW、630kW 为主，欧洲及北美等地区主流机型单机功率 800kW 甚至更高，功率等级和集成度还在不断提高，德国 SMA 公司今年推出了单机功率 2.5MW 的逆变器。按照逆变器主电路结构，集中型逆变器又可以分为以下 2 种类型 集中型逆变器是目前大部分中大型光伏电站的首选，在全球 5MW 以上的光伏电站中，其选用比例超过 98% 通过对比集中型和组串型主流机型方案在 100MW 电站的运维数据（见表 5），发电量损失二者相当；由于组串型设备是整机维护，而集中型设备是器件维护，设备维护成本上，集中型优势非常明显。同时，在占地几千亩的百 MW 级大规模电站中，对完全分散布置的组串逆变器进行更换，维护人员花在路途上的时间将远高于进行设备更换的时间，这也是组串型的大型电站应用不利因素之一
逆变器电路DIY(图文详解) 电子发烧友网：本文的主要介绍了逆变器电路DIY制作过程，并介绍了逆变器工作原理、逆变器电路图及逆变器的性能测试。本文制作的的逆变器(见图1)主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。 1.逆变器电路图 2.逆变器工作原理 这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。 2.1.方波信号发生器(见图2)
图2 方波信号发生器 这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC.图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率 fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz.由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。 #p#场效应管驱动电路#e# 2.2场效应管驱动电路 图3 场效应管驱动电路 由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V.如图3所示。 4. 逆变器的性能测试 测试电路见图4.这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大(一般大于100A)的12V汽车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。输出电压随负荷的增大而下降，灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变，并且输出电压、电流也不是正弦波，所以这种的计算只能看作是估算。
0 引言 随着能源消费的增长、日益恶化的生态环境和人类环保意识的提高，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的绿色新能源，一种未来常规能源的替代品，尤其受到人们的重视。太阳能的直接应用主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种形式，光电转换（即光伏技术）是最有发展前途的一种。 1 系统的工作原理及其电路设计 光伏系统的总体框图如图1所示。 图1 系统的总体框图 由图1可知，整个系统包含充电和逆变两个主要环节。太阳电池是本系统赖以工作的基础，它的效率直接决定系统的效率。 1.1 充电控制部分 1.1.1 太阳电池的工作特性 太阳电池作为光伏系统的基础，其工作特性，包括工作电压和电流与日照、太阳电池温度等有着密切的关系，图2、图3分别给出了太阳电池温度在25℃时，工作电压、电流和日照的关系曲线及太阳电池的输出功率和日照（S）、U之间的曲线。 从图2可以看出，曲线上任一点处的功率为P=UI，其值除和U、I有关外，还与日照（S）、太阳电池温度等有关。由图3进一步可知，由于太阳电池的工作效率等于输出功率与投射到太阳电池面积上的功率之比，为了提高本系统的工作效率，必须尽可能地使太阳电池工作在最大功率点处，这样就可以以功率尽可能小的太阳电池获得最多的功率输出。在图2和图3中，A、B、C、D、E点分别对应不同日照时的最大功率点。
图2 工作电压、电流和日照关系曲线 图3 输出功率和日照关系曲线 1.1.2 太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT） 由图1可知，系统首先采用太阳电池阵列对蓄电池进行充电，以化学能的形式将太阳能储存在蓄电池中。在这个过程中，通常采用自寻最优控制方式使太阳电池在最大功率点处工作。整个控制过程可以分解成两个阶段进行： 1）确定出太阳电池工作在最大功率点时的输出电压值Uref； 2）改变太阳电池对蓄电池的充电电流使太阳电池的输出电压稳定在Uref。 这两个阶段是由控制电路通过检测太阳电池的输出电压和电流，采用逐次比较法来实现的。 1.2 逆变器设计 1.2.1 逆变电路设计 正弦波逆变环节采用单相全桥电路，用IGBT作逆变电路的功率器件。IGBT 是电压控制型器件，它集功率MOSFET和双极型晶体管的优点于一体，具有驱动电路简单、电压和电流容量大、工作频率高、开关损耗低、安全工作区大、工作可
通用纯正弦波逆变器制作 概述 本逆变器的PCB设计成12V、24V、36V、48V这几种输入电压通用。制作样机是12V输入，输出功率达到1000W功率时，可以连续长时间工作。 该逆变器可应用于光伏等新能源，也可应用于车载供电，作为野外应急电源，还可以作为家用，即停电时使用蓄电池给家用电器供电。使用方便，并且本逆变器空载小，效率高，节能环保。 设计目标 1、PCB板对12V、24V、36V、48V低压直流输入通用； 2、制作样机在12V输入时可长时间带载1000W； 3、12V输入时最高效率大于90%； 4、短路保护灵敏，可长时间短路输出而不损坏机器。 逆变器主要分为设计、制作、调试、总结四部分。下面一部分一部分的展现。 第一部分设计 1.1 前级DC-DC驱动原理图 DC-DC驱动芯片使用SG3525，关于该芯片的具体情况就不多介绍了。其外围电路按照pdf里面的典型应用搭起来就OK。震荡元件Rt=15k，Ct=222时，震荡频率在21.5KHz左右。用20KHz左右的频率较好，开关损耗小，整流管的压力也小些，有利于效率的提高。不过频率低，不利于器件的小型化，高压直流纹波稍大些。 电池欠压保护，过压保护以及过流保护在DC-DC驱动上实现。用比较器搭成自锁电路，比较器输出作用于SG3525的shut_down引脚即可。保护电路均是比较器搭建的常规电路。DC-DC驱动部分使用了准闭环，轻载时，准闭环将高压直流限制在380V左右，一旦负载加重前级立即进入开环模式，以最高效率运行。并且使用了光耦隔离，前级输入和输出在电气上是隔离开的，这样设计也是为了安全。如图1.1所示，是DC-DC驱动电路原理图。
。 集中式逆变器和组串式逆变器选型的比较 国家电网对分布式光伏电站要求如下：单个并网点小于6MW，年自发自用电量大于50%；8KW 以下可接入220V；8KW-400KW可接入380V；400KW-6MW可接入10KV。根据逆变器的特点，光伏 电站逆变器选型方法：220V项目选用单相组串式逆变器，8KW-30KW选用三相组串式逆变器，50KW 以上的项目，可以根据实际情况选用组串式逆变器和集中式逆变器。对于MW级别的电站亦可选择380V或10KV方式并网。 逆变器方案对比： 集中式逆变器：设备功率在50KW到630KW之间，功率器件采用大电流IGBT，系统拓扑结 构采用DC-AC一级电力电子器件变换全桥逆变，工频隔离变压器的方式，防护等级一般为IP20。体积较大，室内立式安装。 组串式逆变器：功率小于30KW，功率开关管采用小电流的MOSFET，拓扑结构采用 DC-DC-BOOST升压和DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换，防护等级一般为IP65。体积较小，可室外臂挂式安装。 系统主要器件对比： 集中式逆变器：光伏组件，直流电缆，汇流箱，直流电缆，直流汇流配电，直流电缆，逆变器，隔离变压器，交流配电，电网。 组串式逆变器：组件，直流电缆，逆变器，交流配电，电网。 主要优缺点和适应场合： 1、集中式逆变器一般用于日照均匀的大型厂房，荒漠电站，地面电站等大型发电系统中，系统总功率大，一般是兆瓦级以上。 主要优势有： （1）逆变器数量少，便于管理； （2）逆变器元器件数量少，可靠性高； （3）谐波含量少，直流分量少电能质量高； （4）逆变器集成度高，功率密度大，成本低； （5）逆变器各种保护功能齐全，电站安全性高； （6）有功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好。 主要缺点有： （1）直流汇流箱故障率较高，影响整个系统。 （2）集中式逆变器MPPT电压范围窄，一般为450-820V，组件配置不灵活。在阴雨天，雾气多 的部区，发电时间短。 （3）逆变器机房安装部署困难、需要专用的机房和设备。 （4）逆变器自身耗电以及机房通风散热耗电，系统维护相对复杂。 （5）集中式并网逆变系统中，组件方阵经过两次汇流到达逆变器，逆变器最大功率跟踪功能（MPPT）不能监控到每一路组件的运行情况，因此不可能使每一路组件都处于最佳工作点，当有一块组件发生故障或者被阴影遮挡，会影响整个系统的发电效率。 （6）集中式并网逆变系统中无冗余能力，如有发生故障停机，整个系统将停止发电。
逆变器电路图 这是一种性能优良的家用逆变电源电路图，材料易取，输出功率150W。本电路设计频率为300Hz左右，目的是缩小逆变变压器的体积、重量。输出波形方波。这款逆变电源可以用在停电时家庭照明，电子镇流器的日光灯，开关电源的家用电器等其他方面。 电容器 C1、C2用涤纶电容，三极管 BG1-BG5可以用9013：40V 0.1A 0.5W，BG6-BG7可以用场效应管IRF150：100V 40A 150W 0.055 欧姆。变压器B的绕制请参考逆变器的设计计算方法，业余条件下的调试；先不接功率管，测 A点、B点对地的电压，调整R1或R2使A、B两个点的电压要相同，这样才能输出的方波对称，静态电流也最少。安装时要注意下列事项：BG6、BG7的焊接，必须用接地良好的电烙铁或切断电源后再焊接。大电流要用直径2.5MM以上的粗导线连接，并且连线尽量短，电瓶电压12V、容量12AH以上。功率管要加适当的散热片，例如用100*100*3MM铝板散热。如果你要增加功率，增加同型号的功率管并联使用，相应地增加变压器的功率。 晶体管的选择：考虑到安全因素，要具有一定的安全系素。经验资料如下： 直流电源电压：晶体管集射极耐压BV CEO 6～8V≥20～30V 12～14V≥60～80V 24～28V≥80～100V 计算晶体管集电极电流：I CM（A）=输出功率P（W）÷ 输入电压V（V）× 效率。
式中输入电压即电源电压。效率与选择的电路有关，一般在百分之60～80之间。 铁芯截面积：S（平方厘米）=k×变压器额定功率的平方根，k的选择见下表 P(VA) 5-10 10-50 50-100 100-500 500-1000 k 2-1.75 1.75-1.5 1.5-1.35 1.35-1.25 1.25-1 变压器铁芯的选择：业余制作对变压器铁心要求并不严格。不过硅钢片最好选用薄而质地脆的，或者采用铁氧体磁心。漆包线用高强度的，绕线需用绕线机紧密平绕。 安插硅钢片时要严格平整。初级绕组两端电压与铁心截面积和工作频率等参数的 关系可以用公式表示如下：V=4.44×10-8SKFBN 式中 S --- 铁心截面积（平方厘米）； K --- 硅钢片间隙系数（0.9～0.95）； F --- 逆变器工作频率（赫兹）； B --- 饱和磁通密度（T）； N --- 线圈的匝数（圈）； V --- 初级绕组的电压（伏特）。 K的数值与硅钢片的厚度及片与片之间的间隙有关，铁心层迭越紧，K值越高 一般K取0.9即可。逆变器的工作频率，主要由所选择的铁心决定。采用硅钢片铁心，逆变器工作频率低于2KH Z。采用不同的铁氧体磁心，工作频率在2KH Z～40KH Z之 间。如果工作频率超出了磁心的固有频率，则高频损耗十分严重。饱和磁通密度
逆变电源设计与总结报告 2013年5月6日星期一
目录 一、方案论证与比较 (1) 1、总体方案的比较 (1) 2、隔离型DC-DC电路方案 (2) 3、高频变压器后级整流方案 (3) 4、SPWM波产生方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.高频变压器参数设计 (3) 2.LC低通滤波参数设计 (4) 三、电路与程序设计 (5) 1.推挽式隔离型直流变换电路 (5) 2.逆变电路 (7) 3.保护电路 (7) 4.辅助电源 (8) 5.SPWM产生程序 (8) 四、测试结果及分析 (9) 1.测试方法与测试条件 (9) 2.主要测试结果 (9) 元件参数根据计算可知，L=4.7UH,C=2.2UF.仿真波形如图11所示。 (10) 五、设计总结 (10)
摘要 本设计实现了一种基于的高频链逆变电源。系统由输入欠压保护、推挽升压、全桥逆变、SPWM波产生、低通滤波、输出过流保护、辅助电源等电路组成。12V 的直流电通过推挽式变换逆变为高频方波，经高频变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压。前级DC-DC变换采用SG3525驱动MOSFET得到高压直流电，然后通过产生的SPWM驱动全桥电路，再经低通滤波得到220V的工频正弦交流电。采用反激式开关电源升压再经稳压芯片稳压供电很好的实现隔离，并且具有输入欠压保护和输出过流保护，输出功率可达100W。该电源体积小、效率高、输出电压稳定，非常适用于车载逆变器。 关键词：推挽升压全桥逆变滤波反激式
Abstract This design implements a Cortex M3 based on the high-frequency link inverter power supply.System consists of input undervoltage protection, push-pull boost, full-bridge inverter, SPWM wave generator, low pass filtering, output over-current protection, auxiliary power and other circuit.12V direct current through the push-pull inverter is a high frequency square wave transform, the high-frequency step-up transformer, then rectified and filtered to get a stable DC voltage of about 320V.Former level DC-DC conversion by using SG3525 drive MOSFET high voltage DC and then generate the SPWM drive M3 full bridge circuit, and then low-pass filter obtained by the frequency sinusoidal AC 220V.With a flyback switching power supply step-up regulator chip re-powering through the realization of good isolation, and with input voltage protection and output over-current protection, output power up to 100W.The power, small size, high efficiency, output voltage stability, ideal for automotive inverter. Key words: push-pull boost full-bridge inverter flyback M3 概述 逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置，是太阳能、风力发电中一个重要部件。随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，逆变技术也从通过直流电动机——交流发电机的旋转方式逆变技术，发展到二十世纪六、七十年代的晶闸管逆变技术，而二十一世纪的逆变技术多数采用了MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、MCT 等多种先进且易于控制的功率器件，控制电路也从模拟集成电路发展到单片机控制甚至采用数字信号处理器（DSP）控制。各种现代控制理论如自适应控制、自学习控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制理论和算法也大量应用于逆变领域。其应用领域也达到了前所未有的广阔，从毫瓦级的液晶背光板逆变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站；从日常生活的变频空调、变频冰箱到航空领域的机载设备；从使用常规化石能源的火力发电设备到使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少不了逆变电源。毋须怀疑，随着计算机技术和各种新型功率器件的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优越的方向发展。 一、方案论证与比较 1、总体方案的比较 方案一：如图1所示，12V的直流电经过DC-AC逆变成10V/50HZ交流电，再经工频变压器升压到220V.
逆变器技术要求 1、可靠性指标 逆变器设计正常持续使用寿命应≥12年； 2、外观 逆变器的前后面板、外壳及其他外露部分应具备防护涂层，具备绝缘及三防特性，涂镀层应表面平整光滑、色泽一致和牢固； 3、端口及标志 输入端口正、负极、通信端口、输出端、保护性接地端和告警指示等应有明显的标志；4、产品型号和编码 逆变器产品型号命名和编制方法应遵循YD/T 638.3的规定执行； 5、结构及规格 逆变器应采用立式机柜安装方式，应采用先进工艺制成，体积小、重量轻。 逆变器规格尺寸应不大于：长x宽x高=700(mm)*700(mm)*1200（mm）。 逆变器应能够设置可靠的安装固定装置及减振紧固装置，满足车载要求。 6、环境条件 a）环境温度：-10℃～50℃；相对湿度：≤90%（40℃±2℃）； b）贮存温度：-40℃～70℃；贮存相对湿度：≤90%（40℃±2℃）； c）大气压力：70～106kPa d）工作环境应无导电爆炸尘埃，应无腐蚀金属和破坏绝缘的气体与蒸汽，应通风良好并远离热源； 7、输入电压额定值 逆变器输入直流电压额定值：51.2V；允许变化范围：43.2V～57.6V；
8、输出电压额定值及稳定精度 交流输出电压额定值：～380VAC；稳定精度<±1%； 9、输入电流额定值 逆变器输入直流电流额定值：195.3A/10KVA；允许变化范围：173.6A～231.5A/10KVA； 10、输出频率 逆变器的输出频率变化范围应不超过额定值50Hz的±1%； 11、输出功率额定值 单机输出功率额定值为10KVA； 12、额定输出效率 当输入额定电压，负载率40%～90%时，单机转换效率应≥90%； 13、产品输出要求 同规格单机逆变器应具备高效滤波同步电路，能够并联冗余输出和管理，负载不均衡度<5%； 14、功率模块要求 宜选用IGBT功率模块的PWM逆变器，正弦波输出； 15、负载等级 在允许工作电流下，逆变器连续可靠工作时间应≥12h，在125%额定电流下，逆变器连续可靠工作时间应大于或等于5min；在150%额定电流下，逆变器连续可靠工作时间应大于或等于60s； 16、空载损耗 在输入电压为额定值，负载为零时，逆变器空载损耗应不超过额定容量的3%,并具备休眠功能； 17、保护功能
逆变器初学者必看制作秘笈（全部资料） 自从公布了1KW正弦波逆变器的制作过程后，有不少朋友来信，提这样那样的问题，很多都是象我这样的初学者。为此，我花了近一个月的时间，制作了这台600W的正弦波逆变器，并将此台机器的制作过程和各位好友在此分享，谨此献给曾经和我一样的逆变器初学者，如您能有所收获，并举一反三，将是我此次分享的最大的收获。 该机具有以下特点： 1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯 硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。 2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的 PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。 3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你 要什么有什么。 如果PCB没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我保证你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。 4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。 下面是样机的照片和工作波形： 一、电路原理： 该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”； “SPWM驱动板”；“DC-DC驱动板”；“保护板”。 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600W，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，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方
PWM-逆变器设计与仿真
摘要 随着电力电子技术的不断发展，电力电子技术的各种装置在国民经济各行各业中得到了广泛应用。从电能转换的观点，电力电子的装置涵盖交流——直流变换、直流——交流变换、直流——直流变换、交流——交流变换。比如在可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面都得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。由于电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子各种装置的分析与大量的计算、电能变幻的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合Matlab的使用。本次设计的题目是基于PWM逆变器的设计与仿真，所以在此次仿真就用的是Matlab软件，建立了基于Matlab的单相桥式SPWM逆变电路,采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的simulink/simupowersystems对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块,分别用单极性SPWM和双极性SPWM的动态模型给出了仿真的实例与仿真结果，验证了模型的正确性，并展现了Matlab仿真具有的快捷，灵活，方便，直观的以及Matlab绘制的图形准确、清晰、优美的优点,从而进一步展示了Matlab的优越性。 关键字：PWM逆变器单极性SPWM 双极性SPWM MATLAB仿真
目录 摘要 绪论 (1) 第1章 MATLAB软件 (3) 1.1软件的介绍 (3) 1.2 电力电子电路的Matlab仿真 (4) 1.2.1实验系统总体设计 (5) 1.2.2电力电子电路Simulink仿真d特点 (5) 第2章逆变主电路的方案论证与选择 (6) 第3章 PWM逆变器的工作原理 (9) 3.1 PWM控制理论基础 (9) 3.1.1面积等效原理 (9) 3.2 PWM逆变电路及其控制方法 (11) 3.2.1计算法…………………………………………………… 11 3.2.2调制法…………………………………………………… 11 3.2.3 SPWM控制方式………………………………………… 15 第4章单相桥式PWM逆变器的仿真 (18) 4.1单相桥式PWM逆变器调制电路的Simulink模型 (18) 4.1.1单极性SPWM仿真模型图 (18)
德州职业技术学院 毕业设计（论文） （2012届毕业生） 题目小功率单相逆变电源的设计制作 指导教师张洪宝 系部电子与新能源工程技术系 专业应用电子技术 班级09级应用电子技术 学号 200902050124 姓名张艳霞 2011年 9月 19 日至 2011年 11月 18日共 9 周
该设计主要应用电力电子电路技术和开关电源电路技术有关知识。涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，充分运用芯片KA7500B的固定频率脉冲宽度调制电路及场效应管（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点而组合设计的电路。该逆变电源的主要组成部分为：DC/DC电路、输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路、DC/AC变换电路、振荡电路、全桥电路。 在工作时的持续输出功率为150W，具有工作正常指示灯、输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。该电源的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。 关键词：过热保护；过压保护；集成电路；振荡频率；脉宽调制
The main application of power electronic circuit design technology and switching power supply circuit technology knowledge. Involves analog integrated circuits, power supply integrated circuits, DC circuit, the switching regulator circuit theory, make full use of the chip KA7500B fixed frequency pulse width modulation circuit and FET (N-channel enhancement mode MOSFET) switching speed, no second breakdown, thermal stability, good benefits and the modular design of the circuit. The inverter main components: DC / DC circuit, input over-voltageprotection circuit, output over-voltage protection circuit, overheat protection circuit, DC / AC conversion circuit, oscillation circuit, full-bridge circuit. In the work of continuous output power of 150W, with a normal light work, output overvoltage protection, input over-voltage protection and thermal overload protection. The power of the relatively low manufacturing cost, practical, and a variety of portable electronic devices can be used as a common power supply. Keywords: thermal protection; over-voltage protection; integrated circuits; oscillation frequency; pulse width modulation
逆变器的分类和主要技术性能评价 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 1、按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为 50～60Hz的逆变器；中频逆变器的频率一般为 400Hz到十几KHz；高频逆变器的频率一般为十几KHz到MHz。 2、按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。 3、按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 4、按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 5、按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器等。又可将其归纳为"半控型"逆变器和"全控制"逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为"半控型"普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为"全控型"，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（IGBT）等均属于这一类。 6、按直流电源分，可分为电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 7、按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。 8、按逆变器控制方式分，可分为调频式（PFM）逆变器和调脉宽式（PWM）逆变器。 9、按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。 10、按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 逆变器的主要技术性能及评价选用 一、技术性能 1、额定输出电压 在规定的输入直流电压允许的波动范围内，它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定准确度一般有如下规定： （1）在稳态运行时，电压波动范围应有一个限定，例如其偏差不超过额定值的±３％或±５％。 （2）在负载突变（额定负载 0％→50％→100％）或有其他干扰因素影响的动态情况下，其输出电压偏差不应超过额定值的± 8％或±10％。 2、输出电压的不平衡度 在正常工作条件下，逆变器输出的三相电压不平衡度（逆序分量对正序分量之比）应不超过一个规定值，一般以％表示，如 5％或 8％。 3、输出电压的波形失真度 当逆变器输出电压为正弦度时，应规定允许的最大波形失真度（或谐波含量）。通常以输出电压的总波形失真度表示，其值不应超过 5％（单相输出允许 10％）。 4、额定输出频率 逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值，通常为工频 50Hz。正常工作条件下其偏差应在±1％以内。
1000W正弦波逆变器制作过程详解 1000W正弦波逆变器制作过程详解 作者:老寿 这个机器，输入电压是直流是12V,也可以是24V，12V时我的目标是800W，力争1000W，整体结构是学习了钟工的3000W机器.具体电路图请参考:1000W正弦波逆变器(直流12V转交流220V)电路图 也是下面一个大散热板，上面是一块和散热板一样大小的功率主板，长228MM，宽140MM。升压部分的4个功率管，H桥的4个功率管及4个TO220封装的快速二极管直接拧在散热板；DC-DC升压电路的驱动板和SPWM的驱动板直插在功率主板上。 因为电流较大，所以用了三对6平方的软线直接焊在功率板上： 吸取了以前的教训：以前因为PCB设计得不好，打了很多样，花了很多冤枉钱，常常是PCB打样回来了，装了一片就发现了问题，其它的板子就这样废弃了。所以这次画PCB 时，我充分考虑到板子的灵活性，尽可能一板多用，这样可以省下不少钱，哈哈。
如上图：在板子上预留了一个储能电感的位置，一般情况用准开环，不装储能电感，就直接搭通，如果要用闭环稳压，就可以在这个位置装一个EC35的电感。 上图红色的东西，是一个0.6W的取样变压器，如果用差分取样，这个位置可以装二个200K的降压电阻，取样变压器的左边，一个小变压器样子的是预留的电流互感器的位置，这次因为不用电流反馈，所以没有装互感器，PCB下面直接搭通。 上面是SPWM驱动板的接口，4个圆孔下面是装H桥的4 个大功率管，那个白色的东西是0.1R电流取样电阻。二个 直径40的铁硅铝磁绕的滤波电感，是用1.18的线每个绕90圈，电感量约1MH，磁环初始导磁率为90。 上图是DC-DC升压电路的驱动板，用的是KA3525。这次 共装了二板这样的板，一块频率是27K，用于普通变压器驱动，还有一块是16K，想试试非晶磁环做变压器效果。 H桥部分的大功率管，我有二种选择，一种是常用的IRFP460，还有一种是IGBT管40N60，显然这二种管子不是同一个档次的，40N60要贵得多，但我的感觉，40N60的确要可靠得多，贵是有贵的道理，但压降可能要稍大一点。 这是TO220封装的快恢复二极管，15A 1200V，也是张工
小功率户外型光伏并网逆变器的防水及 风道设计 O 引言户外型光伏并网逆变器的设计既要可靠防水又能将功率器件产生的热量排出箱体外。如果完全密封而没有合理的风道，解决了防水却无法满足热设计的要求；如果仅设计了简单的风道，解决了散热问题，却给箱体密封防水提出了难题；针对看似相矛盾的问题，本文提出了一种采用上下双层独立密封及转90度风道的特殊结构。经过长期的实践应用已完全取得成功。l 上、下双层腔体的独立密封针对不同器件防护等级要求的不同、 O 引言 户外型光伏并网逆变器的设计既要可靠防水又能将功率器件产生的热量排出箱体外。如果完全密封而没有合理的风道，解决了防水却无法满足热设计的要求；如果仅设计了简单的风道，解决了散热问题，却给箱体密封防水提出了难题；针对看似相矛盾的问题，本文提出了一种采用上下双层独立密封及转90度风道的特殊结构。经过长期的实践应用已完全取得成功。 l 上、下双层腔体的独立密封 针对不同器件防护等级要求的不同、弱电控制电路与强电主电路相互隔离与屏蔽的要求以及功率器件散热的要求，将产品的整体结构分成上下双层腔体，实现相互间的隔离、屏蔽及独立密封；两层之间的连线通过防水端子密封。上、下双层密封腔体的构成见图1。
1．1 上层控制电路的封闭腔体的构成 中间隔板上层安装功率主电路板10，配电板11，控制板12；箱体1上底部安装防水端子13；箱体l的上口周边安装自夹紧式密封圈14；上盖板15与箱体1固定；这样箱体1上半部形成一个上层的密封腔体，能完全防水、防尘，能达到IP65的防护等级。 1．2 下层封闭腔体的构成 中间隔板下层安装有散热器2，风道板3、4，电抗器5，变压器6；箱体1下底部装有风机7；箱体l两侧面装有百叶窗8；下盖板16与箱体1固定；这样整个箱体1中间隔板下层就形成一个相对封闭的腔体；中间隔板与箱体周边、散热器与中间隔板贴合面周边涂上防水密封胶，电抗器、变压器都由环氧灌封，有效进行防水。整个腔体能达到IP54的防护等级。 2 转90度风道的构成 转90度风道的构成见图2。
正弦波逆变器逆变主电路介绍 主电路及其仿真波形 图1主电路的仿真原理图 图1.1是输出电压的波形和输出电感电流的波形。上部分为输出电压波形，下面为电感电流波形。 图1.1输出电压和输出电感电流的波形 图1.2为通过三角载波与正弦基波比较输出的驱动信号，从上到下分别为S1、S3、S2、S4的驱动信号，从图中可以看出和理论分析的HPWM调制方式的开关管的工作波形向一致。
图1.2 开关管波形 从图1.3的放大的图形可以看出，四个开关管工作在正半周期，S1和S3工作在互补的调制状态，S4工作在常导通状态，S2截止；在负半周期，S2和S4工作在互补的调制状态，S3工作在常导通状态，S1截止。 图1.3放大的开关管波形 图1.4为主电路工作模态的仿真波形，图中从上到下分别为C3的电压波形、C1的电压波形、S3开关管的驱动波形，S1的驱动波形。从图中可以看出在S1关断的瞬间，辅助电容的电压开始上升，完成充电过程，同时S3上的辅助电容完成放电过程，S3开通。 图1.4工作模态仿真波形 图1.5为开关管的驱动电压波形和电感电流波形图，图中从上到下分别为电
感电流波形、S3驱动波形、S1驱动波形。从图中可以看出当S1关断瞬间到S3开通的瞬间，电感电流为一恒值，S3开通后，电感电流不断下降到S3关断时的最小值，然后到S1开通之前仍然为一恒值，直到S1开通，重复以上过程。根据以上结论可以看出仿真分析状态和前面的理论分析完全符合。 图1.5开关管的驱动电压波形和电感电流波形 2 滤波环节参数设计与仿真分析 2.1 输出滤波电感和电容的选取 对逆变电源而言，由于逆变电路输出电压波形谐波含量较高，为获得良好的正弦波形，必须设计良好的LC 滤波器来消除开关频率附近的高次谐波。 滤波电容C f 是滤除高次谐波，保证输出电压的THD 满足要求。C f 越大，则THD 小，但是C f 不断的增大，意味着无功电流也随之增加，从而增加了逆变电源的 电容容量，同时会导致逆变电源系统体积重量增加，同时电容太大，充放电时间也延长，对输出波形也会产生一定的影响。 逆变桥输出调制波形中的高次谐波主要降在滤波电感的两端，所以L 的大小关系到输出波形的质量。要保证输出的谐波含量较低，滤波电感的感值不能太小。增加滤波器电感量可以更好地抑制低次谐波，但是电感量的增加带来体积重量的加大。不仅如此，滤波电感的大小还影响逆变器的动态特性。滤波电感越大，电感电流变化越慢，动态时间越长，波形畸变越严重。而减小滤波电感，可以改善电路的动态性能，则使得输出电流的开关纹波加大，必然增大磁滞损耗，波形也会变差。综合以上的分析，在LC 滤波器的参数设计时应综合考虑。 本文设计的LC 滤波器如图 3.12中所示，电感的电抗2L X L fL ωπ==,L X 随频率的升高而增大。电容的电抗为 112C X C fC ωπ==，C X 随频率的升高而减小。1L C ωω=所对应
三相电压型逆变器 一．电力电子器件的发展： 1.概述： 1957年可控硅(晶闸管)的问世，为半导体器件应用于强电领域的自动控制迈出了重要的一步，电力电子开始登上现代电气传动技术舞台，这标志着电力电子技术的诞生。20世纪60年代初已开始使用电力电子这个名词，进入70年代晶闸管开始派生各种系列产品，普通晶闸管由于其不能自关断的特点，属于半控型器件，被称作第一代电力电子器件。随着理论研究和工艺水平的不断提高，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极性晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展，被称作第二代电力电子器件。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型第三代电力电子器件异军突起，而进入90年代电力电子器件开始朝着智能化、功率集成化发展，这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 电子技术被认为是现代科技发展的主力军，电力电子就是电力电子学，又称功率电子学，是利用电子技术对电力机械或电力装置进行系统控制的一门技术性学科，主要研究电力的处理和变换，服务于电能的产生、输送、变换和控制。（电力电子的发展动向）电力电子技术包括功率半导体器件与IC 技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控创电路中
的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。广义上电力电子器件可分为电真空器件(Electron Device)和半导体器件(Semiconductor Device)两类。 2.发展： A.整流管： 整流管是电力电子器件中结构最简单、应用最广泛的一种器件。目前主要有普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种类型。电力整流管在改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面发挥着非常重要的作用。目前，人们已通过新颖结构的设计和大规模集成电路制作工艺的运用，研制出集PIN整流管和肖特基整流管的优点于一体的具有MPS、SPEED和SSD等结构的新型高压快恢复整流管。它们的通态压降为IV 左右，反向恢复时间为PIN整流管的1/2，反向恢复峰值电流为PIN整流管的1/3。 B.晶闸管： 自1957年美国通用电气公司GE研制出第一个晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革，为新器件开发研制奠定了基础，其后派生出各种系列产品。1964年，GE公司成功开发双向晶闸管，将其应用于调光和马达控制；1965年，小功率光触发晶闸管问世，为其后出现的光耦合器打下了基础；60年代后期，出现了大功率逆变晶闸管，成为当时逆变电路的基本元件；逆导晶闸管和非对称晶闸管于1974年研制完成。 C.门极可关断晶闸管： GTO可达到晶闸管相同水平的电压、电流等级，工作频率也可扩展到