36V输出单相正弦波逆变电源
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一、实验目的1、用MATLAB对单相正弦波PWM逆变电路进行仿真,讨论载波信号、调制信号对输出电压、电流、谐波以及谐波畸变率的影响.2、主要讨论载波比、调制深度对输出电压、电流、谐波以及谐波畸变率的影响。
二、实验原理1、PWM控制的基本原理PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术,将宽度变化的窄脉冲作为驱动信号,其控制的基本原理是面积等效原理,即:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。
冲量指窄脉冲的面积.效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同。
低频段常接近,仅在高频段略有差异。
如图1—1为PWM波等效为正弦波,2-1a中把正弦波分成N等分,就可以把正弦波看成是由N个彼此相连的脉冲序列组成的波形,这些脉冲的宽度相等,都为π/N,但幅值不相等。
如果把这一系列的窄脉冲用等幅而不等宽的矩形窄脉冲代替,使矩形脉冲的中点与相应的正弦脉冲部分的中点重合,且使矩形脉冲与相应的正弦脉冲的面积相等,且宽度是按正弦规律变化的如图2—1b,由面积等效原理可知,PWM波和正弦波是等效的。
这种脉冲宽度按正弦规律变化和正弦波等效的PWM波形叫做SPWM.图2—1 SPWM波等效为正弦波2、电路结构及控制方法2.1单相SPWM逆变电路结构图2-2单相SPWM 逆变电路2.2 单相SPWM 逆变电路控制方式图2-3单极性SPWM 控制方式波形 图2—4双极性SPWM 控制方式波形对于单极性SPWM ,如图2-3所示,在Ur 和Uc 焦点的时刻控制IGBT 的通断.在Ur 的正半周,VT1保持通态,VT2保持断态,当Ur 〉Uc 时使VT4导通,VT3关断,Uo=Ud ;当Ur<Uc 时使VT4关断,VT3导通,Uo=0。
在Ur 的负半周,VT1保持断态,VT2保持通态,当Ur 〈Uc 时使VT3导通,VT4关断,Uo=—Ud;当Ur 〉Uc 时使VT3关断,VT4导通,Uo=0.对于双极性SPWM ,如图2-4所示,仍然在Ur 和Uc 焦点的时刻控制IGBT 的通断。
输出频率可调单相升压逆变器的设计董招辉;欧俊希;宾斌;陈文光【摘要】A single-phase sine-wave inverter power supply is designed. It can convert the 24V DC to 36V AC. It adopts synchronous boost converter and full bridge inverter technology, and TM4C123GH6PM micro-controller as the control chip. The input voltage feed-forward control, the output-voltage-current double closed-loop PID control methods and FFT process are applied. The experimental results show that its convert efficiency high to 95%, THD low to 0.5%, and transient response time within 100ms.The output frequency can adjust from 20 Hz to 100 Hz and with high accuracy;in the cases of input under-voltage, over-voltage and output over current, the inverter can protect and self-recovery under failure recovery; It can display the output power、power factor, THD, frequency and operation status. The system has the features of a compress circuit structure, low cost, running stably and reliably.%采用同步boost升压和全桥逆变技术设计了单相正弦波逆变电源电路,将24 V直流转换为36 V交流电压,以TM4C123GH6PM微控制器为主控芯片,加上输入电压前馈控制、输出电压-电流双闭环PID控制、FFT处理,具有高效(效率为95%)、低THD(0.5%左右)、低瞬态响应时间(在100 ms以内)、输出频率20~100 Hz可调、频率准确的特点;在输入欠过压、输出过流等情况下,能进行自我保护,故障排除后自恢复输出功能;可显示输出功率、功率因数、THD、频率和电路运行状态.系统电路结构简单、成本低、稳定可靠.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)019【总页数】4页(P110-113)【关键词】升压逆变;同步boost;全桥;双闭环控制;FFT【作者】董招辉;欧俊希;宾斌;陈文光【作者单位】南华大学电气工程学院,湖南衡阳 421001;湖南省特种设备检验检测研究院郴州分院湖南郴州 423000;南华大学电气工程学院,湖南衡阳 421001;南华大学电气工程学院,湖南衡阳 421001【正文语种】中文【中图分类】TN7Abstract:A single-phase sine-wave inverter power supply is designed.It can convert the 24V DC to 36V AC.It adopts synchronous boost converter and full bridge inverter technology,and TM4C123GH6PM micro-controller as the control chip.The input voltage feed-forward control,the output-voltage-current double closed-loop PID control methods and FFT process are applied.The experimental results show that its convert efficiency highto 95%,THD low to 0.5%,and transient response time within 100ms.The output frequency can adjust from 20 Hz to 100 Hz and with high accuracy;in the cases of input undervoltage,over-voltage and output over current,the inverter can protect and self-recovery under failure recovery; It can display the output power、power factor, THD, frequency and operationstatus.The system has the features of a compress circuit structure,low cost, running stably and reliably.Key words:step-up inverter; synchronous boost; full bridge; double closed-loop control; FFT随着电力电子技术的发展,逆变电源的应用越来越广泛,对逆变系统的效率和输出电压波形特性也提出了越来越高的要求。
纯正弦波逆变器电路图大全(数字式/自举电容/光耦
隔离反馈电路图详解)
纯正弦波逆变器电路图(一)
基于高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案
逆变电源硬件结构如图2所示。
主要包括直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶构成。
其中,直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流电的峰值以上的母线直流电压,正弦逆变部分将母线直流电压逆变后经输出滤波电路得到正弦式交流电,采样电路则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样,以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。
驱动电路的功能是将驱动信号的逻辑电平进行匹配放大,以满足驱动功率管的要求。
控制电路的功能是产生驱动信号,并对采样信号进行处理,以实现复杂的系统功能。
点阵液晶的功能是显示系统工作信息,如果输出电压、电流以及保护信息等。
图2
1)主控制器。
单相逆变器工作原理
单相逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的电力装置。
它的工作原理可以分为两个主要步骤:直流输入和交流输出。
首先,单相逆变器接受直流输入电源。
直流电源通常来自太阳能电池板、电池或者其他直流电源。
直流输入电源经过整流和滤波装置,将输入电流转换为稳定的直流电压。
这一步骤可以使逆变器输入电压稳定,并滤除电源中的噪声和干扰。
接下来,逆变器将稳定的直流电压转换为负载所需的交流电压。
逆变器通过电子开关控制,在不同的时间间隔内改变直流电压的极性和幅值。
例如,当需要产生正弦波的正半周时,逆变器将输出一个正的电压脉冲;当需要产生负半周时,逆变器则输出一个负的电压脉冲。
通过适当的控制开关状态和周期,逆变器可以生成频率和幅值都符合负载需求的交流电压。
输出的交流电压可以连接到家用电器、电网等负载,从而实现交流电能的供应。
总体而言,单相逆变器通过将直流电能转换为稳定的交流电能,满足了许多电气设备和系统对交流电的需求。
单相正弦波逆变电源设计简易报告一、任务设计并制作输出电压为36V AC 的单相正弦波逆变电源,输入为12VDC 电源,负载为阻性。
结构框图如下图所示。
DC/AC 变换滤波器U iU oI i I o R L二、要求:2.1 基本要求(1)在额定输入电压U i =10~14.5V 下,输出电压U ORMS =36±0.5V ,频率0.5Hz 50±=O f ,额定满载输出功率50W ;(2)输出正弦波电压,THD ≤3%; (3)满载情况下,逆变效率η≥83%;(4)具有输入过压、欠压保护功能,欠压保护点9±0.5V ,过压保护点16±0.5V 。
当满足过压、欠压条件时,关闭输出;(5)输出过流保护功能,动作电流I o =1.6±0.1A 。
2.2 发挥部分(1)进一步提高逆变器效率,η≥95%; (2)输出正弦波电压THD ≤1%; (3)输出频率可调20~100Hz ;(4)具有输出短路保护功能,可自恢复,具有工作及保护指示; (5)其他。
三、说明1. 输入电源可来自直流稳压电源,或者采用调压器+隔离变压器+整流+滤波得到;2. 系统供电全部采用U i 供给,不得另外提供其他电源。
3. 不得使用电源类产品改制,不得采用各种电源和逆变模块,不得采用各类集成功率放大电路。
4. 不得采用SPWM 专用芯片。
5. 注意作品制作工艺,留出测试端口。
6. 尽可能降低制作成本。
7. 测试开始后,不允许对电路进行任何调整。
四、评分标准项目评分报告1. 方案论证2.关键技术指标的设计保证措施及关键技术分析等。
3.单元电路的工作原理,必要的理论计算等。
4. 测试方法及测试数据分析等。
5. 报告的完整性和规范性30分基本部分完成(1)21分完成(2)10分完成(3)10分完成(4)6分完成(5)3分发挥部分完成(1)12分完成(2)12分完成(3)12分完成(4)9分完成(5)5分。
单相纯正正弦波逆变控制芯片TDS2285以下为用改芯片打造的24V-2000W机器最后来张空载波形:这么看波形倒是很好,不过要是有带载2kw的波形就更好了2KW的要看什么负载,其实波形的失真与否输出和芯片关系不大,主要是滤波器的设置我们可以用到,我们公司有一款产品正是需1000W的类似产品,不知道你是卖芯片还是卖这个产品,你这个图很复杂吧,用了那么多运放,另外想问一下你这个成本是多少,太贵了就不行了,现在成本控制的比较厉害,另外想问一下,这个在带2000W时的波形变形厉害不,效率有多少对于象我这样不懂单片机编程的爱好者来说,要设计一个SPWM电路,首先肯定会想到用纯硬件方案,我在去年就花了大约半年时间来研究纯硬件SPWM的驱动电路,做出了很多版本的实验板,但没有一块是令人满意的。
总结一下整个过程,我觉得要做出一款性能指标比较好的纯硬件电路,有以下三难:一是:设计一个性能稳定,波形良好的基准源有点难。
一般常用的文氏电桥振荡器,虽然电路简单、起振容易,但有一个很头痛的问题,就是输出的幅度有温漂,且波形的失真度也较高,一般在 1.7-2.5%之间。
我也试过用函数块8038的振荡器,8038虽然输出比较稳定,但要把它的失真度做小,外围元器件也不算少了,更何况要几十元一个的高昂价格;二是:要设计一个速度快且线性很好的调制器也不容易,我曾试过用3525做调制器的,也试过用LM339做调制器,总觉得不是电路复杂就是指标不高;三是:设计一个大反馈稳压电路难。
纯硬件方案中,做稳压反馈,一般是用误差放大器,如果放大器的增益过低,则稳压控制范围就不够大,稳压效果很差,如果放大器增益高了,又很容易自激;更有甚者,信号通过各级LC电路后,多多少少会有相移,所以在电路中还要做各种补偿。
所以,要做出一款性能指标都不错的纯硬件SPWM驱动,需要有很强的电路设计能力,很好的电路基础知识,钟工就有一款很不错的纯硬件驱动,/topic/180615。
恒压恒频正弦波逆变电源设计方案1 主电路单相CVCF 逆变电源先将交流电整流为直流电,再通过输入逆变电路逆变成交流电,然后用变压器降压;再进行SPWM 调节,使输出为110V 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。
1.1 整流电路整流电路采用桥式整流电路。
桥式整流电路如图1-1所示。
本电路中只要增加两只二极管口连接成桥式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。
图1-1桥式整流电路原理图该整流电路中,交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载,所以该电路为全波整流。
在输入电压一个周期内,整流电压波形脉动两次。
V 198220.0=⨯二极管承受的最大正向电压为V 6.155222= 承受的反向电压为V U 31222=要使整流后电压连续需满足3≥wRC ,不妨取C=9.4mF ,R=10ΩLC w 越大,则谐波越小,本设计取mH L 1=1.2 逆变电路采用全桥逆变电路。
此电路有四只开关管,需要两组相位相反的驱动脉冲分别控制两对开关管,难免导致驱动电路复杂。
控制虽相对复杂,但电压利用率较高,在单相逆变中应用广泛,可实现各种控制电路。
如图1-2:G 36G 36图1—2 全桥逆变电路输出原边部分电阻电容参数L R ,,为了使电路损耗较小R 尽量取得小,取1=R Ω,mH L 1=逆变器原边输出电压V mU U d 4.1588.01981=⨯==要得到电压V U 702=,则有变压器变比26.2704.158==k得到正弦波幅值V V U 100270max 2==取6=R Ω,L=3.6H 得到功率为700W2 SPWM控制电路设计2.1 SPWM波的基本原理SPWM调制主要是用于逆变器中实现幅度和频率可调的正弦波电压,是在逆变器输出交流电能的一个周期内,将直流电能斩成幅值相等而宽度根据正弦规律变化的脉冲序列。
实验七单相正弦波(SPWM)逆变电源研究(老实验台)一.实验目的1.掌握单相正弦波(SPWM)逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。
2.熟悉正弦波发生电路、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法。
二.实验内容1.正弦波发生电路调试。
2.PWM专用集成电路SG3525性能测试。
3.带与不带滤波环节时的负载两端,MOS管两端以及变压器原边两端电压波形测试。
4.滤波环节性能测试。
5.不同调制度M时的负载端电压测试。
三.实验系统组成及工作原理能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路,或称逆变器。
单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等形式。
本实验系统对单相推挽逆变电路进行研究。
推挽逆变器的主要优点是在任何时刻导通的开关不会多于一个,对于输出相同的功率,开关损耗比较小,因此,特别适用于由低直流电压(如电池)供电的场合。
另外,两个开关管的驱动信号是共地的,可简化驱动电路,其不足是变压器原边绕组利用率低,当变压器原边两个绕组不完全对称时或者两开关器件特性不对称时,还可能出现直流磁化饱和现象。
逆变器主电路开关管采用功率MOSFET管,具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。
当开关其间VT1、VT2轮流导通,再经推挽变压器升压后,即可在负载端得到所需频率与幅值的交流电源。
脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生。
SG3525芯片不仅能产生频率灵活可变的方波,而且可输出正弦PWM(SPWM)信号,以提高后接变压器的工作频率。
为了使SG3525产生一个SPWM信号,可在芯片的9脚处加入一个幅度可变的50Hz正弦波(我们这里仅需得到频率固定的50Hz可变电源,若需获得频率也可变的交变电源,则只需在9脚处加入一个幅值与频率均可变的正弦波即可),与5脚处的锯齿波信号进行比较,从而获得SPWM 控制信号,改变正弦波的幅值,即改变调制度M(调制度定义为正弦波调制波峰U rm与锯齿波载波峰值U tm之比,即M=U rm/U tm)就可以改变输出电压的幅值,正常M≤1。
单相正弦波逆变电源设计原理首先,交流输入滤波电路用于将输入的交流电进行滤波,以降低输入电压的纹波和噪音。
一般采用电容器和电感器的组合,形成LC滤波网络。
电容器能够通过充电和放电来平滑输出电压,电感器则能够抑制高频噪音的传播,从而实现低纹波电压输出。
其次,逆变电路是实现直流电源到交流电源转换的关键部分。
典型的逆变电路包括全桥逆变电路和半桥逆变电路。
全桥逆变电路由四个开关元件(MOSFET或IGBT)和四个二极管组成,通过控制开关元件的通断状态,实现对输出电压的控制。
进而可以实现正弦波形的输出。
半桥逆变电路与全桥逆变电路类似,只是使用两个开关元件和两个二极管。
最后,控制电路用于控制逆变电路中开关元件的开关状态和频率,使得输出电压与输入电压一致。
控制电路一般由微控制器或专用控制芯片实现,通过采集输入电压和输出电压的信息,经过处理后控制开关元件的动作。
其中,开关元件的开关频率可以通过改变控制信号的频率来实现。
此外,还需要考虑过电流保护、过温保护等电路设计,以保证逆变电源的稳定和安全运行。
在实际设计中,需要根据具体需求选择合适的元器件和参数,如开关元件的功率、并联电容的容值、电感器的电感值等。
同时,还需要结合电路板的布局和散热设计,以确保逆变电源的工作效率和可靠性。
总结起来,单相正弦波逆变电源设计的原理主要包括交流输入滤波电路、逆变电路和控制电路。
通过滤波、逆变和控制,实现将直流电源转换为交流电源,并输出正弦波形。
设计时需要考虑元器件选择、参数设计和电路布局等因素,以保证逆变电源的稳定和可靠运行。
正弦波逆变器一.引言所谓逆变器,是指整流器的逆向变换装置。
其作用是通过半导体功率开关器件(例如GTO,GTR,功率MOSFET 和IGBT等)的开通和关断作用,把直流电能换成交流电能,它是一种电能变换装置。
逆变器,特别是正弦波逆变器,其主要用途是用于交流传动,静止变频和UPS电源。
逆变器的负载多半是感性负载。
为了提高逆变效率,存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。
因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器,即它既可以把直流电能传输到交流负载侧,也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。
逆变器的原理早在1931年就在文献中提到过。
1948年,美国西屋(Westinghouse)电气公司用汞弧整流器制成了3000HZ 的感应加热用逆变器。
1947年,第一只晶体管诞生,固态电力电子学随之诞生。
1956年,第一只晶体管问世,这标志着电力电子学的诞生,并开始进入传统发展时代。
在这个时代,逆变器继整流器之后开始发展。
首先出现的是SCR电压型逆变器。
1961年,W.McMurray与B.D.Bedford提出了改进型SCR强迫换向逆变器,为SCR逆变器的发展奠定了基础。
1960年以后,人们注意到改善逆变器波形的重要性,并开始进行研究。
1962年,A.Kernick提出了“谐波中和消除法”,即后来常用的“多重叠加法”,这标志着正弦波逆变器的诞生。
1963年,F.G.Turnbull提出了“消除特定谐波法”,为后来的优化PWM法奠定了基础,以实现特定的优化目标,如谐波最小,效率最优,转矩脉动最小等。
20世纪70年代后期,可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块相继实用化。
80年代以来,电力电子技术与微电子技术相结合,产生了各种高频化的全控器件,并得到了迅速发展,如功率场效应管Power MOSFET、绝缘门极晶体管IGT或IGBT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管MCT,以及MOS晶体管MGT等。
单相正弦波逆变电源设计原理+电路+程序目录1.系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.2总体设计方案 (4)1.2.1设计思路 (4)1.2.2方案论证与比较 (5)1.2.3系统组成 (8)2.主要单元硬件电路设计 (9)2.1DC-DC变换器控制电路的设计 (9)2.2DC-AC电路的设计 (10)2.3 SPWM波的实现 (10)2.4 真有效值转换电路的设计 (11)2.5 保护电路的设计 (12)2.5.1 过流保护电路的设计 (12)2.5.2 空载保护电路的设计 (13)2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 (14)2.5.4 电流检测电路的设计 (15)2.6 死区时间控制电路的设计 (15)2.7 辅助电源一的设计 (15)2.8 辅助电源二的设计 (15)2.9 高频变压器的绕制 (17)2.10 低通滤波器的设计 (18)3.软件设计 (18)3.1 AD转换电路的设计 (18)3.2液晶显示电路的设计 (19)4.系统测试 (20)14.1测试使用的仪器 (20)4.2指标测试和测试结果 (21)4.3结果分析 (24)5.结论 (25)参考文献 (25)附录1 使用说明 (25)附录2 主要元器件清单 (25)附录3 电路原理图及印制板图 (28)附录4 程序清单 (39)21.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源,输入单路12V直流,输出220V/50Hz。
满载时输出功率大于100W,效率不小于80%,具备过流保护和负载短路保护等功能。
1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一个车载通信设备用单相正弦波逆变电源,输出电压波形为正弦波。
设计中主电路采用电气隔离、DC-DC-AC的技术,控制部分采用SPWM(正弦脉宽调制)技术,利用对逆变原件电力MOSFET的驱动脉冲控制,使输出获得交流正弦波的稳压电源。
1.2.2方案论证与比较⑴ DC-DC变换器的方案论证与选择方案一:推挽式DC-DC变换器。
基于C8051F410的单相正弦波逆变电源的设计孙立辉【摘要】设计了一种基于C8051F410单相正弦波逆变电源,单片机对采样电压进行中位值滤波、PI控制得到相应电压值,来控制SPWM波形参数,从而控制逆变桥,改变输出电压的幅值。
设计中同时给出了逆变电源的其他组成部分以及相关参数。
通过测试可以实现输入12V直流电,输出交流220V,频率50Hz,功率100W,精度±2%,效率达到90%以上。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P141-144)【关键词】C8051f410;SPWM;单相;正弦波;逆变电源【作者】孙立辉【作者单位】吉林化工学院信息与控制工程学院,吉林 132022【正文语种】中文【中图分类】TP3030 引言随着电力电子技术的飞速发展,逆变电源的应用越来越广泛。
目前,正弦波逆变电源的关键之一是SPWM的产生,常以DSP为控制芯片产生SPWM信号[1~3],还可以用一些专用的单片机(如8051F系列)也可实现此功能。
本文设计一种以C8051F410单片机作为控制核心的逆变电源,介绍逆变电源软硬件结构,并确定每部分参数的确定原则。
1 结构原理本系统采用C8051F410单片机作为控制核心,产生SPWM驱动信号,实现对逆变主电路的控制,并对输出电压电流进行检测和显示。
系统输入+12V直流电,输出220V、频率为50Hz的交流电,可以为一般性的负载提供电源。
系统的主电路结构主要分为MOS管组成的逆变模块、C8051F410单片机组成的控制及驱动模块、DC-DC升压模块和辅助模块四个模块,设计方案框图如图1所示。
图1 设计方案框图2 电路设计2.1 控制及驱动模块2.1.1 单片机最小系统单片机是系统的主控制部分,采用C8051F410单片机。
C8051F410器件是完全集成的低功耗混合信号片上系统型MCU,具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F41x器件是真正能独立工作的片上系统。
纯正弦波逆变器电路图大全(数字式/自举电容/光耦隔离反馈电路图详解)纯正弦波逆变器电路图(一)基于高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案逆变电源硬件结构如图2所示。
主要包括直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶构成。
其中,直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流电的峰值以上的母线直流电压,正弦逆变部分将母线直流电压逆变后经输出滤波电路得到正弦式交流电,采样电路则对母线电压、母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样,以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。
驱动电路的功能是将驱动信号的逻辑电平进行匹配放大,以满足驱动功率管的要求。
控制电路的功能是产生驱动信号,并对采样信号进行处理,以实现复杂的系统功能。
点阵液晶的功能是显示系统工作信息,如果输出电压、电流以及保护信息等。
1)主控制器主控制器选用STM32F103VE增强型单片机,STM32系列单片机是意法半导体公司专门为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的产品。
此单片机采用哈佛结构,使处理器可以同时进行取址和数据读写操作,处理器的性能高达1.25 MIPS/MHz.支持单周期硬件乘除法,最高时钟频率72 M,最大可达512 kB片上Flash及64 kB片上RAM.同时具有多达30路PWM及3个12位精度的ADC等众多适合做逆变及电机驱动的外设。
在本系统中用于产生PWM、SPWM驱动信号,并对采样信号进行处理,以完成稳压反馈及保护功能,并驱动点阵液晶显示系统信息。
考虑实际的功率管及驱动芯片的速度,升压PWM波的频率为20 kHz,逆变SPWM波的频率为18 kHz.根据调制方法的不同,SPWM驱动信号形式可以分为:双极性、单极性和单极性倍频。
由于双极性调制失真度小,故本设计中SPWM 采用双极性驱动方式。
2)点阵液晶选用LPH7366型点阵液晶,具有超低功耗的特点。
用于显示系统当前的工作状态,如输出电压、输出电流、输入电压等信息。
目录一、前言 (1)二、BND系列产品简介 (3)三、BND系列产品型号说明 (4)四、BND系列产品技术原理及性能指标 (6)五、BND系列产品使用方法 (7)六、售后服务 (11)附件 (12)一、前言1.1概述逆变电源就是将直流电能转换成交流电能的装置,供交流负载用电。
传统的逆变电源是采用直流电动机—交流发电机组来实现这种电能转换的,而现代的逆变电源多是通过功率半导体器件来实现电能转换的,又被称为静止变流器。
其在体积、重量、变换效率、可靠性、电性能等方面的优越性都大大超过了传统的逆变装置。
正弦波逆变电源作为新一代直流/交流逆变电源已广泛用于电力、通信、金融、铁路、工业控制、医疗、军事等各个重要领域,输出稳定可靠,可由直流系统保证能源并长期连续供电,消除了直接使用市电带来的供电中断、电压不稳,杂音干扰和雷电侵入等不利因素。
同时克服了小型UPS供电时间短的致命缺陷,确保用电设备安全可靠。
本公司生产的正弦波逆变电源包括电力专用逆变电源、通信专用逆变电源、车载专用逆变电源、机车专用逆变电源、光伏专用逆变电源等,均采用进口高速开关功率器件,使用CPU集成控制技术,数字化电路,可靠性强,在线长年运行,不受时间限制,将直流电源转换、稳压、隔离、输出单相AC220V或三相AC380V、50Hz正弦波纯净交流电,对负载不间断供电,使负载不受电网各种干扰,保持正常运行。
BND系列电力专用正弦波逆变电源系经过严密的生产控制及品质管制与精确之测试和校证,能够为用户提供高品质的服务。
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(2)用简单调压器加整流桥测试本电源。
(因低压或超高压窜入,易使电源不稳或烧坏器件。
设计与研发2017.13正弦波输出的单相逆变电源设计张汉年,鲍安平,徐开军(南京信息职业技术学院中认新能源技术学院,江苏南京,210023 )摘要: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、风力等新能源发电系统中的重要设备。
本文主要介绍了 正弦波逆变电源的主电路设计、单片机数字控制系统设计等内容。
主电路包含单相全桥逆变电路、升压变压器和L C 滤波电路等, 数字控制选用dsPIC30F2010 PIC单片机产生SPWM波形,经IR2110芯片驱动MOS管,再经全桥逆变和L C 低通滤波电路,最终输 出正弦波交流电压。
依据设计方案制作了实验样机,实验结果证实样机能输出纯净的正弦波电压,能够满足设计指标要求。
关键词:逆变电源;正弦波输出;设计Design of Single-phase Inverter Power Supplies with Sine Wave OutputZhang Hannian, Bao Anping, Xu Kaijun(School of CQC New Energy Technology, Nanjing College of Information Technology, Nanjing Jiangsu, 210023)Abstract: Inverter power supplies can transform DC into AC, they are the important devices in the newenergy generating system included solar energy and wind energy. The paper mainly introduces the design process of main circuit of inverter power supplies and single chip digital control system. The main circuit comprises a single-phase full bridge inverter circuit, a step-up transformer and a LC filter circuit. The SPWM wave is produced using the digital control based on dsPIC30F2010 PIC microcontroller, and MOSFET is drove by the IR2110 chip, after the designed full bridge inverter and LC low pass filter circuit, then the inverter generates voltage with sine wave. According to the design scheme, a test prototype is made, the experimental results confirmed the prototype can output pure sine wave voltage signal, and fully meet the design requirements.Keywords: inverter power supplies; output sine wave; design〇引言将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变,完成逆变功能 的电路称为逆变电路,而实现逆变过程的装置称为逆变器或逆变 电源。
—科教导刊(电子版)·2018年第06期/2月(下)—256基于STM32单相正弦波逆变电源的设计唐涛杨冰李稳国兰岳旺吴航(湖南城市学院信息与电子工程学院湖南·益阳413000)摘要针对传统线性电源输出功率低、稳定性差、带负载能力不强等问题,设计并制作了一种效率高、稳定性强的开关稳压式电源。
该开关电源系统主要是由STM32单片机、驱动模块、DC-DC 升压模块、DC-AC 逆变模块、采样调频模块等组成。
以DC-DC 升压模块和DC-AC 逆变模块为电路主拓扑,由STM32单片机产生的信号经过驱动模块放大增幅后进行控制调节,采样调频模块进行采样反馈和频率调节。
测试结果表明,该开关电源系统具有过压欠压保护功能,输出交流电压的幅值频率可调,且效率达到86%以上。
关键词STM32单片机DC-DC DC-AC 中图分类号:G632.3文献标识码:A 0引言随着电子技术的飞速发展,各种电子装置对电源功率的要求越来越大,对电源效率和稳定性的要求也越来越高。
因此,开关电源技术得以飞速发展。
传统线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠,但它存在效率低(40%-50%)、体积大、工作温度高及调整范围小等缺点,而开关式稳压电源效率可达85%以上,且稳压范围宽。
相比传统线性稳压电源,开关电源所具有的电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点,为它在小功率范围内取代线性电源奠定了良好基础,并且还迅速地向中大功率范围推进。
文献[2]提出的开关电源稳定性好,但电源转换效率不高。
针对上述问题,本文提出了单相正弦波逆变电源的设计。
该设计主拓扑电路由DC-DC 升压模块和DC-AC 逆变模块构成。
其中,DC-DC 升压模块采用两路B00ST 并联结构,提高了输入电流,有利于电流分配调节。
而DC-AC 逆变模块采用全桥逆变结构。
与半桥逆变结构相比,全桥逆变的开关电流减小了一半,在大功率场合得到了广泛应用,且稳定性更好。
单相正弦波有源逆变并网电源陈继栋;施崇阳;周乐意【摘要】Based on the purpose of efficient use of energy, a power systemis designed. This system uses P87C52X2BN and FPGA chip EP1C6Q240C8N completing active inverter single-phase sine wave loading operation and safety grid with 220V utility output power. The system includes single-phase inverter, data acquisition and grid conditions detection.Single-phase inverter is the core. This system adopts full bridge inverter, completing DC-AC efficient conversion. Final full load output power measures72W,efficiency is higher than 85%.The stability of output voltage is high and the waveform distortion is small.The whole system is safe and stable with simple operation and certain use value.%基于有效利用能源的目的,设计了一个电源系统。
采用单片机P87C52X2BN和FPGA芯片EP1C6Q240C8N相结合的方法,配合外围电路,实现单相正弦波有源逆变器带负载运行和与220 V市电安全并网。
系统主要由单相全桥逆变、数据采集、并网条件检测等几部分组成,其中单相逆变是核心,系统采用全桥逆变,完成DC-AC高效率转换。
单相正弦波逆变电源
设计报告
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目录
1.系统方案论证 (1)
1.1电源变换拓扑方案论证 (1)
1.2辅助电源的方案选择 (2)
1.3 DC-AC实现方案 (2)
2.理论分析与计算 (3)
2.1电源变换器的设计与计算 (3)
2.2电感的计算 (4)
3. 控制电路的设计 (4)
3.1 DC-DC变换器控制设计 (4)
3.2保护电路设计 (5)
3.2.1过压,欠压保护 (5)
3.3正弦函数发生器 (6)
3.4 SPWM波的实现 (7)
4. 系统测试及结果分析 (8)
4.1测试使用的仪器设备 (8)
4.2测试数据 (9)
参考文献 (9)
单相正弦波逆变电源
摘要:本逆变器以推挽电路为核心,以SG3525为主控芯片,以ICl8038为正弦波信号发生器,根据反馈信号对PWM信号做出调整,进行可靠的闭环控制,从而实现SPWM波。
同时该逆变器具有输出过流保护和输入欠压,过压保护功能。
关键词:DC-DC,推挽,SPWM,逆变。
一、系统方案论证
1.1电源变换拓扑方案论证
方案一:推挽式DC-DC变换器。
推挽电路是两不同级性晶体管输出电路无输出变压器(有OTL、OCL等)。
是两个参数相同的功率BTJ管或MOSFET管,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务。
电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小效率高。
推挽输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。
推挽式拓补结构原理如1.1所示
图 1.1
方案二:Boost升压式DC-DC变换器。
拓扑结构如图1.2所示。
开关的开通和关断PWM信号控制开关的开通和关断,电感L随开关的导通和关断不断地存储能量和释放能量,电感储能后使电压升高,而电容C可将输出电压保持平稳,通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。
该电路采取直接直流升压,电路结构较为简单,损耗较小,效率较高。
图1.2
综合比较,方案一和方案二都适用于升压电路,推挽式DC-DC变换器可由高频变压器将电压升至任何值。
Boost升压式DC-DC变换器中的占空比不能太小,由12V升压至51V,PWM信号的占空比较低,会使得Boost升压式DC-DC变化器的损耗比较大。
所以采用方案一基于损耗的考虑,选择方案二。
1.2辅助电源的方案选择
方案一:采用稳压芯片7812和7912稳压出正负电源。
方案二:采用反激DC-DC变换器,反激变化器电路图1.2.1如下
1.2.1
综合比较,方案一优点是采用较少的元器件就能稳压,但是效率不高,并且系统要求输入最低电压10伏,所以不能稳压出12伏电源,方案二的反激变换器的优点是效率高达85%,缺点是需要的元器比较件多,成本较高。
由于辅助电源会影响到整个电源系统的效率。
所以采用方案二
1.3 DC-AC实现方案
在电感和电容之间加上四个桥式MOS管如图1.3.1所示
图1.3.1
通过驱动控制实现D3和D6同时导通,D3和D6关闭时,D4和D5同时导通将馒头波每隔一个波翻转一次,从而实现DC-AC 的功能。
驱动电路如图1.31
二、 理论分析与计算
2.1电源变换器的设计与计算 最低输入电压V in (min )
=10V P 0=50W 设 最大占空比为D max =0.4 变压器效率为85% 开关频率为62.6khz 磁密摆幅ΔBm=0.4T 所需AP =(
1.143
=()
1.143
=0.093cm 4
选取磁芯EE40 其Ae=128mm 4 Aw=108mm 4 AP=128X108X10-4=1.3824cm 4>0.093cm 4
V in(min)=E=Np*Ae/dt
Np===1.248匝
取Np为2匝
Vin(min)Dmax=(2+36)得n=0.1519 Ns==13.22 取Ns=14匝
取电流密度J为4.5A/mm2
I0(max)=
所以副边最大电流Ispk=1.96A
副边电流有效值Isrms=Ispk=1.757A
副边线横截面积为As=Isrms/J=0.3094mm2
副边线径Ds==0.7052 mm2
考虑集夫效应集夫深度为=0.3mm
n=(0.7050/0.47)2=2.25股所以采用0.47线径漆包线三股并绕原边最大电流Ippk=Ispk*Ns/Np=13.62A
原边电流有效值Iprms=Ippk8.6958A
原边线横截面积Ap=Iprms/J=1.93A
Dp==1.57 考虑集夫效应 n=(1.57/0.47)2=11.14z股
取0.47线径漆包线12股并绕
2.2电感的计算
设电感变化电流Δil=5%I on, Vf为整流二极管压降为1V
Δil=(2Vf+36∣sint∣)*(0.5-Dmax∣sint∣)/Δil
经求导计算得最大电感为1.37mH。
采用铁硅铝材料的77439A7磁芯,Lc=107.4mm,Ae=199mm2,相对磁导率Ur=60。
由电感L=N2*Ae*μr*μ0/Lc
可计算出N=99匝。
三、控制电路的设计
3.1DC-DC变换器控制设计
DC-DC变换器控制电路如图3.1所示。
SG3525是电流控制型PWM控制器,所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节
占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
C
1和R
1
设定了PWM芯片
的工作频率f=1/(Ct(0.7Rt+3Rt))。
R
1为死区时间调整电阻。
C
2
为软启动时间设定
电容。
11引脚和14引脚为驱动输出引脚。
16引脚提供了5.1伏的参考电压,可以做一些基准电压。
10引脚为关断管脚,当其为高电平时芯片迅速关断,可以用来做一些保护电路。
图3.1
3.2保护电路设计
3.2.1过压,欠压保护
前文提到SG3525的10引脚高电平时具有关断芯片输出功能,所以可以用来做欠压和过压保护,用8引脚提供的基准电压作为基准,用LM258做电压比较器,选取电阻对输入电压进行分压,当输入电压分压后的电压高于基准电压时,输出高电平给10引脚,从而进行保护电路。
过压保护电路如图。
过压保护图
计算R4,R5电阻:VREF=5.1V 过压保护点为16V,根据比较器的虚短,可列式VIN/(R5+R6)=VREF/R6 , 取R6为100k 得R5=213k 取220k
欠压保护如图
欠压保护图
计算R1,R2电阻:同理可列VIN/(R1+R2)=VREF/R1 欠压保护点为9v 取R1为51k 得R2为39k 取R2为39k。
3.3 正弦函数发生器
ICL8038的波形发生器是一个用最少的外部元件就能生产高精度正弦,方形,三角, 锯齿波和脉冲波形彻底单片集成电路。
频率(或重复频率) 的选定从0.001hz到300khz可以选用电阻器或电容器来调节, 调频及扫描可以由同一个外部电压完成。
芯片引脚图如图3.3.1
图3.3.1
正弦函数输出电路单元如图3.3.2通过对R3电位器的调节可以进行频率的改变,调节R1 R2电位器可以调节正弦波失真度。
3.4 SPWM 波的实现
通过ICL8038产生的正弦波,进行精密整流,精密整流如图3.4.1所示 产生馒头波,用加法电路进行升压,升压如图3.4.2所示,馒头波进行升压后 与SG3525内部的震荡产生的三角波进行比较,从而产生SPWM 波。
图3.4.1 图3.4.2 四、系统测试及结果分析
4.1测试使用的仪器设备
测试使用的仪器设备如表4.1所示。
4.2测试数据
参考文献
期刊:
[序号] 作者姓名.文题.刊名,年,卷(期):起页~止页(任选).
图书:
[1].《开关电源手册》.作者:Keith Billings.张占松,汪仁煌,谢丽萍译
[2].《电力电子技术》.作者:王兆安,刘进军。
[3].《精通开关电源设计》.作者:Santayana Maniktala 王志强译
[4].《现代逆变技术及应用》.作者:李爱文,张承慧
[5].《开关电源中的磁性元件》.作者:赵修科。