小功率单相逆变电源毕业设计

摘要摘要随着“绿色环保”概念的提出，以解决电力紧张，环境污染等问题为目的的新能源利用方案得到了迅速的推广，这使得研究可再生能源回馈电网技术具有了十分重要的现实意义。

如何可靠地、高质量地向电网输送功率是一个重要的问题，因此在可再生能源并网发电系统中起电能变换作用的逆变器成为了研究的一个热点。

本文以全桥逆变器为对象，详细论述了基于双电流环控制的逆变器并网系统的工作原理，推导了控制方程。

内环通过控制LCL滤波中的电容电流，外环控制滤波后的网侧电流。

大功率并网逆变器的开关频率相对较低，相对于传统的L 型或LC 型滤波器，并网逆变器采用LCL 型输出滤波器具有输出电流谐波小，滤波器体积小的优点，在此基础上本系统设计了LCL滤波器。

本文分析比较了单相逆变器并网采用单闭环和双闭环两种控制策略下的并网电流，并对突加扰动情况下系统动态变化进行了分析。

在完成并网控制系统理论分析的基础上，本文设计并制作了基于TMS320LF2407DSP的数字化控制硬件实验系统，包括DSP 外围电路、模拟量采样及调理电路、隔离驱动电路、保护电路和辅助电源等,最后通过MATLAB仿真软件进行验证理论的可行性,实现功率因数为1的并网要求。

关键词并网逆变器；LCL滤波器；双电流环控制；DSPWith the concept of”Green and Environmental Protection”was proposed．All kinds of new energy exploitation program are in the rapid promotion，which is in order to solve the power shortage，pollution and other issues．It makes exploring renewable energy feedback the grid technology has a very important practical significance．How to deliver power into the grid reliably and quality is an important problem，the inverter mat Can transform the electrical energy in the system of the renewable resource to be fed into the grid is becoming one of the hot points in intemational research．Based on the bridge inverter the analysis of the working principle and the deduction of the control equation have been presented. The strategy integrates an outer loop grid current regulator with capacitor current regulation to stabilize the system. The current regulation is used for the outer grid current control loop. The frequency of switching is slower in the high power grid-connected inverter. Compared with tradition type L or type LC, output filter and output current‟s THD of type LCL are all smaller.So on this basis, the system uses the LCL filter. This paper compares the net current of the single-phase inverter and net single loop and double loop under two control strategies, and the case of sudden disturbance of the dynamic change of the system.In complete control system on the basis of theoretical analysis, design and production of this article is based on TMS320LF2407DSP‟s digital control hardware test system, including the DSP external circuit, analog sampling and conditioning circuit, isolation, driver circuit, protection circuit and auxiliary power, etc., via MATLAB software to validate the feasibility of the theory. Achieve power factor is 1 and network requirements.Keywords Grid-connected inverter;LCL filter; Double current loop control;DSP目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1国内外可再生能源开发的现状及前景 (1)1.1.1 可再生能源开发的现状及前景 (1)1.1.2可再生能源并网发电系统 (3)1.2并网逆变器的研究现状及趋势 (4)1.3本文的结构及主要内容 (6)第2章单相并网逆变器总体设计 (8)2.1并网逆变器组成原理及主体电路硬件设计 (8)2.1.1 系统逆变主体电路拓扑结构及原理 (8)2.1.2 系统主体电路参数设计 (9)2.2逆变器的SPWM调制方式分析 (10)2.3LCL滤波器的设计 (14)2.3.1 利用隔离变压器漏感确定LCL滤波 (14)2.3.2 LCL滤波器数学模型及波特图分析 (15)2.3.3 LCL滤波器的参数设计 (16)2.4并网控制策略的提出 (18)2.4.1 电流型并网模型分析 (18)2.4.2 几种控制方法分析 (20)2.4.3 使用双电流闭环控制策略 (23)2.5本章小结 (25)第3章系统仿真及结果分析 (26)3.1单相逆变器开环仿真 (26)3.2单相逆变器并网单闭环仿真分析 (27)3.3基于双电流环的单相逆变器并网仿真分析 (28)3.4突加扰动时系统动态分析 (29)3.5本章小结 (31)第4章数字化并网控制系统硬件设计 (32)4.1基于DSP的并网控制系统整体设计 (32)4.2系统电路设计 (33)4.2.1 DSP外围电路设计 (33)4.2.2 模拟信号采样电路 (34)4.2.3 隔离、驱动电路 (36)4.2.4 多功能控制电源设计 (37)4.2.5 保护电路设计 (38)4.3本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (42)致谢 .................................................................................... 错误！未定义书签。

漳州师范学院毕业论文（设计）基于PIC单片机单相SPWM逆变电源的设计The Design of Inverter Basing on PIC Microcontroller Single-phase SPWM姓名：林小章学号：080502230系别：物理与电子信息工程系专业：电子信息科学与技术年级： 2008级指导教师：黄成老师2011年12 月31日摘要本系统以单片机PIC16F877A为控制核心的单相全桥式电压型SPWM逆变电源。

系统主要由交流220V变压隔离成可调交流电，再整流变换成直流电，SPWM信号通过光耦隔离器控制由开关管MOEFET组成的逆变器件的工作状态，实现对输出的控制，即AC-DC-AC变换。

从而得到频率和幅度都可调的正弦交流电，后端再对电压、电流以及频率的采样，从而实现闭环的控制。

该逆变电源输出的正弦交流电精度高，性能稳定，实用价值高，在电力电子技术中应用广泛。

关键词：SPWM；逆变器；驱动电路；场效应管IRF840AbstractThis system is a single-phase full-bridge voltage-type inverter which is based on PIC16F877A microcontroller. It is mainly transformed from 220V AC to adjustable AC, then rectifies to DC. Signal SPWM controls the working status of the inverter device which consists of switch MOEFET through the photon coupled isolator. And this procedure achieves the control of the output. That is the AC-DC-AC conversion. Consequently, the sinusoidal alternating current whose frequency and amplitude are both adjustable comes into being. Later, the samples of voltage, current, and frequency are taken in order to control the closed-loop. The sinusoidal alternating current from this inverter is in possession of high accuracy, stable performance, and high practical utility. Thus, it is widely applied to power electronic technology.Key words:SPWM; inverter Driving; circuit；the field effect manage IRF840目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1. 引言........................................................................................ 错误！未定义书签。

单相逆变电源控制系统硬件设计毕业论文目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国外研究现状及趋势 (2)1.2.1 逆变电源研究的技术现状 (2)1.2.2 逆变电源技术研究的发展趋势 (3)1.3 本文的研究目的及容 (4)1.4 逆变电源的控制策略 (6)2 SPWM控制原理 (10)2.1 PWM概述 (10)2.2 PWM波形的基本原理 (11)2.3 SPWM的调制方式 (11)2.3.1单极性SPWM调制 (12)2.3.2双极性SPWM调制 (13)2.4 SPWM实现方式 (14)2.4.1 比较器实现SPWM (14)2.4.2 专用集成电路实现SPWM (14)2.4.3 单片机实现SPWM (14)2.4.4 DSP实现SPWM (14)3 逆变电路建模及主电路参数计算 (16)3.1 单相全桥式逆变电路拓扑图及等效电路 (16)3.2 单相全桥逆变电路的数学模型 (17)3.2.1 连续状态空间模型 (17)3.3 单相逆变器主电路设计 (18)3.3.1 负载参数计算 (18)3.3.2 输出 LC 滤波器的设计 (19)3.3.3 IGBT 模块的选择 (19)4 控制策略及系统仿真 (21)4.1 PID概述 (21)4.2 数字PID控制 (21)4.3 PID参数的整定原则 (22)4.4 双闭环控制的原理 (23)5 硬件电路设计 (27)5.1 控制芯片选择 (27)5.2 采样与信号调理电路 (29)5.3 IGBT驱动电路设计 (31)5.4 保护模块设计 (33)5.5 其他辅助电路 (33)5.5.1 时钟电路 (33)5.5.2 复位电路 (34)5.5.3 仿真器连接JTAG (35)5.5.4 故障保护单元 (35)5.5.5 SCI接口电路 (35)5.6 电磁兼容设计 (35)结束语 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (42)1 绪论1.1引言逆变是对电能进行变换和控制的一种基本形式，它完成将直流电变换成交流电的功能，现代逆变技术就是研究现代逆变电路的理论和应用设计方法的学科。

毕业设计（论文）题目户用型中小功率独立光伏发电系统的研究与设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要太阳能光伏发电是一种将太阳光辐射能量直接转化为电能的发电技术，它是可再生能源和新能源的重要组成部分，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术。

打印部分：8 30 31 参考文献本文系统地介绍了独立光伏系统的结构、工作原理、控制方法等方面的内容，为降低系统体积及提高系统效率，提出“推挽升压+全桥逆变”的设计方案。

1KW光伏发电单相离网220V 逆变器设计毕业设计目录1 绪论 (3)1.1太阳能应用的背景 (3)1.2光伏发电应用现状和意义 (2)1.2.1 国内光伏发电应用现状 (2)1.2.2 国外光伏发电发展现状 (3)1.2.3 研究的意义 (4)1.3本课题研究的内容 (4)1.4本课题结构 (4)2 光伏发电系统的基本组成和工作方式 (5)2.1光伏发电系统的基本组成 (5)2.2光伏发电系统的工作方式 (6)3 太阳能电池和MPPT控制 (9)3.1太阳能电池的工作原理 (9)3.1.1 太阳能电池的V-I特性 (10)3.1.2 太阳能电池最大效率点的跟踪控制(MPPT) (13)3.1.3 常用MPPT控制技术 (14)3.2光伏组件的几种结构 (17)4 蓄电池的分类和充电方式 (19)4.1蓄电池的分类 (19)4.2蓄电池的充电方式 (20)5 主电路拓扑、控制方式及IPM模块的介绍 (23)5.1DC-DC部分的电路拓扑 (23)5.2DC-AC（逆变）部分的电路拓扑 (24)5.3控制方式 (25)5.4IPM模块的介绍 (27)6 本课题中蓄电池以及光伏电池的选择 (30)6.1蓄电池的选择 (30)6.2光伏电池的选择 (31)7 1KW单相离网220V逆变器的硬件系统设计 (32)7.1系统的构成和主要参数 (32)7.1.1 系统的构成 (32)7.1.2 主要参数 (32)7.2主电路拓扑及电路主要参数设计 (33)7.2.1 主电路拓扑 (33)7.2.2 功率开光管的选择 (33)7.2.3 功率开光管的缓冲电路的设计 (34)7.2.4 电路主要参数设计 (34)7.3IPM模块PM50B4LB060的驱动电源和外围的保护 (36)7.3.1 PM50B4LB060驱动电路 (38)7.3.2 PM50B4LB060外围的保护 (40)7.4基于DSP的控制系统设计 (40)7.4.1 DSP端口资源的分配 (42)7.4.2 取样检测电路 (43)8 系统软件的构架 (46)8.1系统的软件构架 (46)8.1.1 PI算法的程序框图 (48)8.1.2 PI控制程序框图 (49)8.1.3 SPWM波的生成 (50)8.1.4 系统的保护 (52)9 结论与展望 (53)9.1结论 (53)9.2展望 (53)参考文献 (54)翻译部分 (56)英文原文 (56)中文翻译 (60)致谢 (70)1 绪论1.1 太阳能应用的背景目前，世界能源结构中，人类主要利用的是化石能源，其中石油、天然气、煤炭的消费构成分别为41%、23%和27%而根据目前所探明的储量和消费量计算，这些能源资料仅可供全世界大约消费170年。

直流恒流源的设计学生：曹江，电子信息学院指导教师：叶刚，电子信息学院1题目来源来自于2005年全国大学生电子设计大赛的F题。

2研究目的和意义众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，配合电位器来调整所要的电压及电流输出值，若要调整精确的电压或者电流输出，须使用精确的显示仪表来监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，而且还要当心漂移，使用起来非常不方便。

因此，如果设计出一种直流电源，它不仅具有良好的输出质量，而且还具有多功能以及一定的智能化，以精确的微机控制取代不精确的人为操作，在实验开始之前就对一些参数进行预设，这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。

下面我将分别从恒流源的应用和恒流源的发展历程两个方面来展开分析。

2.1 恒流源的应用2.1.1 在计量领域中的应用电流表的校验宜用恒流源。

校验时，将待校的电流表与标准电流表串接于恒流源电路中，调节恒流源的输出电流大小至被校表的满度值和零度值，检查各电流表指示是否正确。

在广泛应用的DDZ系列自动化仪表中，为避免传输线阻抗对电压信号的影响，其现场传输信号均以恒流给定器提供的 0-10mA(适用于DDZ-II系列自动化仪表)或4-20mA(适用于DDZ-III系列自动化仪表)直流电流作为统一的标准信号，便于对各种信号进行变换和运算，并使电气、数模之间的转换均能统一规定，有利于与气动仪表、数字仪表的配合使用。

在某些精密测量领域中，恒流源充当着不可替代的角色。

如给电桥供电、用电流电压法测电阻值等。

各种辉光放电光源：如光谱仪中的氢灯、氖灯，一旦被点燃，管内稀薄气体迅速电离。

由于电离过程的不稳定性并很有增强的倾向，放电管中的电流将随之上升。

因此，在灯管上加以恒定电压时，它是不稳定的，其电流值可能增大到使灯管损坏。

单相小功率正弦波逆变器设计084774815 李冬冬摘要：本单相小功率正弦波逆变器采用ICL8038产生的三角波与C8051F3020单片机产生的正弦波，进行电压比较，产生SPWM波。

逆变部分采用驱动芯片IR2104进行全桥逆变。

后级通过LC低通滤波，输出50HZ，有效值为12V的电压。

在过流保护部分，采用ACS712电流传感器与LM311电压比较器，在过流时产生关断信号给驱动芯片，实现当电流超过1.2A 时过流保护功能。

此外，输出电压经过电压互感器衰减，传给有效值转化芯片AD637进行有效值转化，再通过单片机AD转化后进行内部计算，实现了输入电压在正负%10变化时，输出电压有效值保持12V。

输出电压在示波器显示基本不失真，且功率可达12W。

关键词：正弦逆变器 PWM IR2104 过流保护一．方案设计与比较1.1 SPWM波产生方案论证与选择方案一：采用FPGA产生正弦波与三角波，在内部进行比较产生SPWM波。

此方案对FPGA资源利用率低且价格较高。

方案二：采用ICL8038产生三角波，利用单片机产生正弦波，通过LM311电压比较器，得出SPWM波。

此方案用的单片机比较便宜，且程序简单，容易实现控制，精度够高。

方案比较与选择：考虑资源利用率与控制的实现方便程度，选择方案二。

1.2 电压反馈控制部分方案论证与选择方案一：电压经电压互感器后利用单片机进行电压的峰峰值采样，经计算后，调整输出正弦波的大小，从而实现电压调整。

方案二：电压经电压互感器后给有效值芯片AD637进行有效值转化，再通过单片机AD读取，经计算后调整输出正弦波，实现电压调整。

方案比较与选择：经有效值转化后电压较稳定，单片机程序简单，选择方案二。

二．系统设计2.1系统框图本设计由三角波发生电路，电压比较电路，驱动电路，全桥逆变电路，滤波电路，过流保护电路，有效值转化电路等组成，系统总体框图如下：2.2主要模块电路（1）三角波发生模块采用ICL8038芯片，产生20KHZ ，峰峰值为5V 的三角波。

目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1逆变电源的广泛应用 (2)1.2逆变电源的发展趋势 (3)1.3本课题的任务 (3)2 逆变电源原理 (5)2.1开关逆变电源原理 (5)2.2SPWM概述 (6)2.3SPWM调制 (7)2.3.1单极性正弦波脉宽调制方式 (8)2.3.2双极性正弦波脉宽调制方式 (9)2.4SPWM的采样方法 (10)2.4.1自然采样法 (10)2.4.2规则采样法 (10)2.4.3等面积法 (11)2.5SPWM生成方法 (11)2.5.1调制过程特征 (13)2.5.2载波比(N) (15)2.5.3脉冲的占空度 (17)2.6本章小结 (17)3 逆变主电路设计 (18)4 直流升压电路设计 (19)4.1直流升压主电路拓扑确定 (19)4.1.1升压环节拓扑结构比较 (19)4.2升压电路选择 (20)4.3本章小结 (21)5 控制电路设计 (22)5.1PIC16F73单片机及外围电路设计 (22)5.2驱动电路设计 (22)5.3本章小结 (25)6 逆变电路设计 (26)6.1逆变电路拓扑确定 (26)6.2逆变主电路的选择 (27)6.3逆变主电路元器件及其参数选择 (28)6.4本章小结 (28)7 采样反馈／保护电路设计 (29)7.1采样反馈电路设计 (29)7.2保护电路设计 (29)7.2.1NMOS过流保护的必要性 (29)7.2.2设计短路保护电路要求 (30)7.2.3保护电路设计 (30)7.3本章小结 (31)8 软件设计 (32)8.1正弦波脉宽的生成 (32)8.2软件设计 (32)8.3本章小结 (35)9 实验结果与展望 (36)9.1实验结果 (36)9.2展望 (37)10 总结 (38)10.1设计中的不足 (38)谢辞 (39)参考文献 (40)附录 (41)附录1单片机控制电路PCB (41)附录2驱动电路PCB (41)附录3逆变电路PCB (42)附录4电压反馈保护电路PCB (42)附录5程序清单 (43)引言随着国民经济的高速发展和国内外能源供应的紧张，电能的开发和利用显得更为重要。

单相逆变器设计与仿真班级学技术要求：逆变器类型：单相逆变器输出额定电压：825V输出额定功率：25KVA输出额定频率：50HZ功率因素：≥0.8过载倍数：1.5⑴、设计主电路参数；⑵、建立数学模型，给出控制策略，计算控制器参数；⑶、建立仿真模型，给出仿真结果，对仿真结果进行分析。

目录一、单相逆变器设计 .....................................................................................................- 4 -1、技术要求 ..........................................................................................................- 4 -2、电路原理图 .......................................................................................................- 4 -3、负载参数计算 ...................................................................................................- 4 -3.1、负载电阻最小值计算 ...............................................................................- 5 -3.2、负载电感最小值计算 ...............................................................................- 5 - 3.3、滤波电容计算..........................................................................................- 5 - 4、无隔离变压器时，逆变器输出电流计算 .............................................................- 6 -4.1、长期最大电流（长）O I ...............................................................................- 6 -4.2、短期最大电流短）(0I .................................................................................- 7 - 5、无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值 .............................................................- 7 -5.1、长期电流峰值长）(OP I ...............................................................................- 7 - 5.2、短期电流峰值短）(OP I ...............................................................................- 7 - 6、滤波电感计算 ...................................................................................................- 7 -6.1、滤波电感的作用 ......................................................................................- 7 - 6.2、设计滤波器时应该注意的问题 .................................................................- 7 - 6.3、设计滤波器的要求...................................................................................- 8 - 7、逆变电路输出电压（滤波电路输入电压） .........................................................- 8 -7.1、空载........................................................................................................- 9 - 7.2、 额定负载纯阻性1cos =ϕ .....................................................................- 9 - 7.3、额定负载阻感性8.0cos =ϕ ....................................................................- 9 - 7.4、过载纯阻性1cos =ϕ ............................................................................ - 10 - 7.5、过载阻感性8.0cos =ϕ ......................................................................... - 11 - 8、逆变电路输出电压 .......................................................................................... - 11 - 9、逆变电路和输出电路之间的电压匹配 .............................................................. - 12 - 10、根据开关压降电流选择开关器件.................................................................... - 12 - 11、开关器件的耐压 ............................................................................................ - 13 - 12、单相逆变器的数学模型.................................................................................. - 13 - 13、输出滤波模型................................................................................................ - 14 - 14、单相逆变器的控制策略.................................................................................. - 15 - 14.1、电压单闭环控制系统 ........................................................................... - 15 - 14.2、电流内环、电压外环双闭环控制系统 ................................................... - 16 -二、单相逆变器仿真 ................................................................................................... - 20 -1、输出滤波电路仿真 .......................................................................................... - 20 -2、电压单闭环控制系统仿真 ................................................................................ - 21 -3、电流内环、电压外环双闭环控制系统 .............................................................. - 23 -一、单相逆变器设计1、技术要求输出额定电压：825V输出额定功率：25KVA输出额定频率：50HZ功率因素：≥0.8过载倍数：1.52、电路原理图图1 单相全桥逆变电路设计步骤：（1）、根据负载要求，计算输出电路参数。

说明：1.本报告必须由承担毕业设计(论文)课题任务的学生在接到“毕业设计(论文)任务书”、正式开始做毕业设计(论文)的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师、教研室主任审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。

中文摘要电源是各种电子设备的核心，它有如人体的心脏，是所有电类设备的动力。

20世纪90年代以来，随着电力电子技术飞速地发展，不断涌现出新型电力电子器件，高智商化IC和新电路拓扑，创造出十年前意想不到的许多新型稳压电源。

现代高频开关稳压电源作为电源的一个分支，由于它具有功率小，效率高，体积小，重量轻，稳压范围宽，可靠安全等一系列特点，现在正越来越受到青睐和推崇。

现代高频开关稳压电源技术涉及的内容是极其广泛和复杂的，它横跨了三个学科:一是微电子精细加工的智能化专用集成电路控制芯片系统;二是正在快速更新的高性能功率半导体MOSFET和IGBT等电力电子器件;三是要合理利用，绕制各种电感器件和变压器所用的磁性材料等几大类。

现代开关稳压电源已广泛用于基础直流电源，交流电源，各种工业电源，计算机电源，UPS不间断电源，医疗和照明电源，雷达高压电源，音响和视频电源等。

本文设计的单相脉宽调制逆变电源属于交流电源(AC-DC-AC逆变)，采用电压反馈控制，通过中断功率通量和调节占空比的方法来改变驱动电压脉冲宽度来调整和稳定输出电压。

其主电路构成采用的是Boost电路和全桥电路的组合。

控制电路采用了2片集成脉宽调制电路芯片，一片用来产生PWM波，另一片与正弦函数发生芯片做适当的连接来产生SPWM波，集成芯片比分立元器件控制电路具有更简单，更可靠的特点和易于调试的优点。

本文详细的分析了该逆变电源的工作过程，并推导了重要公式。

最后对该逆变电源进行了计算机仿真和样机实验，验证了其可行性和有效性。

关键词：逆变器;正弦脉宽调制;场效应管AbstractPower supply is core and drive of electric equipments. With the flying development of power electronics technology, It has come forth continually that is IC of high intelligence, new type electronic device and topology since 1990's. As aresult, A lot of new type steady-voltage power supply has been created that is indescribable ten years ago. High-frequency switching power supply is a branch of power supply. It possesses many advantages such as low-power, high-frequency, small- volume, light-weight, wide-range of steady voltage, credibility and security. It has been received and upheld by the people. It involves a great deal content that is extensive and intricate. It bestrides subject of three aspects. The first is IC control chip system of micro-electronics; The second is electronic devices of high-performance power semiconductor such as MOSFET and IGBT. The third is various devices of inductance and magnetic materials of transformer how to be utilized and rolled rationally.Steady voltage power supply of modern switching has been applied in the following aspects widely. They are DC power supply, AC power supply, industry power supply, computer power supply, UPS power supply, power supply of medical treatment and lighting, high voltage power supply of radar, power supply of sound and video frequency and so on. Single-phase Sinusoidal Pulse Width Modulation Inverter Power Supply in this paper belongs to AC power supply (AC-DC-AC convert). Control mode adopts feedback of voltage control. The methods of intermitting power flux and changing duty-cycle can change pulse width of drive voltage that adjust and rectify output voltage ultimately. The main circuit is made up of compounding of Boost and the full-bridge circuit. The control circuit adopts two chips of integrated pulse width modulation. One produces PWM waveform. The other connects chip of producing sinusoidal signal properly, which brings SPWM waveform. Integrated chip is more simple, reliable and laboratorial than discrete component.The operation of inverter power supply is thoroughly analyzed and some important formulas are deduced. Finally, the principle of operation are illustrated and verified on emulation and experimental results.Key words: inverter; Sinusoidal Pulse Width Modulation,MOSFET目录第1章概述 (1)1.1现代电源发展概况 (1)1.1.1 交流稳压电源 (1)1.1.2 UPS及交流净化电源 (2)1.1.3 工业电源的发展 (2)1.1.4 直流开关电源 (2)1.1.5 软开关——PWM功率变换器 (3)1.1.6 分布电源技术的发展 (4)1.1.7 功率因数校正技术 (4)第2章 PWM的工作原理 (5)2.1 PWM的基本原理 (5)2.2 PWM型逆变电路的控制方式 (8)2.2.1 异步调制 (8)2.2.2 同步调制 (9)2.3 SPWM波形的生成方法 (9)第3章逆变电源组成及主电路的设计 (10)3.1 系统组成 (10)3.2 主电路组成及工作原理 (11)3.3 主电路设计 (11)3.3.1 共模抑制环节 (11)3.3.2 工频变压器设计 (13)3.3.3 限流电路设计 (14)3.3.4 Boost变换器设计 (15)3.3.5 桥式逆变器基本原理 (20)3.4 主电路图 (21)第4章逆变电路的控制电路设计 (22)4.1 辅助电源设计 (22)4.2 控制电路框图 (23)4.3 SG3524和ICL8038芯片介绍 (24)4.3.1 SG3524芯片 (24)4.3.2 ICL8038芯片 (25)4.4 控制电路设计 (27)4.4.1 利用SG3524生成SPWM波形 (27)4.4.2 驱动电路设计 (28)4.4.2.1 驱动电路工作原理 (28)4.4.2.2 驱动电路参数原理图 (29)4.4.3 过流保护电路 (30)4.4.4 反馈调压电路 (30)4.4.4.1 反馈调压电路工作原理 (30)4.4.4.2 反馈调压电路主电路图 (31)4.5 控制电路图 (32)第5章结论与展望 (33)致谢 (34)参考文献 (36)第1章概述1.1 现代电源发展概况现代电源技术是综合应用了电力电子、电子与电磁技术、自动控制及微处理器技术的一种多学科技术。

目 录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 引言 (3)2 PWM波形工作原理 (4)2. 1 PWM波形的基本原理 (4)2. 2 PWM型逆变电路的控制方式 (6)2. 3 SPWM波形的生成方法 (7)3 单相正弦脉宽调制逆变电源的组成及工作原理 (8)3. 1系统组成 (8)3. 2 工作原理 (8)3. 2. 1 Boost变换器电路原理 (9)3.2.2桥式逆变器基本原理 (10)4 主电路及控制电路设计 (11)4.1主电路拓扑及工作过程 (11)4.2 主电路参数设 (11)4.3控制电路设计 (15)4.3.1控制电路框图 (15)4.3.2控制电路工作过程 (15)4.3.3 SG3524与ICL8038芯片介绍 (16)4.3.4 控制电路参数设计 (18)5 辅助电源设计 (23)6 本文主要工作总结 (25)致 谢 (26)参 考 文 献 (27)摘要：现代开关电源分为直流开关电源和交流开关电源两类，前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。

本文设计的小功率单相桥式逆变器电源属于交流电源（即AC—DC—AC）。

采用电压反馈控制，通过中断功率通量和调节占空比的方法来改变驱动电压脉冲宽度来调整和稳定输出电压。

其中主电路构成是用Boost升压电压和全桥电路的组合。

控制电路采用了2片集成脉宽调制电路芯片，一片用来产生PWM波，另一片与正弦函数发生芯片做适当的连接来产生SPWM波，集成芯片比分立元器件控制电路具有更简单，更可靠的特点和易于调试的优点。

本文分析了逆变器的设计过程中器件选择，工作原理以及工作过程，并给出了计算过程中的重要公式。

关键词：逆变器 SPWM波 单相桥式Abstract：The modern switch power supply is divided into the direct current switch power supply and the exchanges switch powersupply , the former outputs higher quality of direct current ,the latter outputs higher quality of alternate current . Thistext introduce a small power single-phase bridge converter ,isa kind of AC power(namely AC-DC-AC).Using the voltagefeedback control, breaking off the power flux and regulating amethod of share the empty ratio to change to driving voltagepulse’ width to adjust the output voltage . Among them, the maincircuit is composing of the Boost circuit and the whole-bridgecircuit. The control circuit adopted two slices of integratedvein breadths chip2, the one is used to produce PWM wave, theother with the sine function occurrence chip do to produce SPWMwave, the integration chip is sample than the single component,more dependable and easy to adjust. This text analyzed the sparepart choice of converter, the work principle and the work process,and gave the important formula of the calculation process. Keywords：converter SPWM wave single-phase bridge1 引言电源有如人体的心脏，是所有电设备的动力。

毕业设计—便携式DCAC逆变电源设计一、引言逆变电源是将直流电能转换为交流电能的一种电子设备，广泛应用于无线通信、家用电器和电子产品等领域。

传统的逆变电源通常采用大型变压器和独立的整流和逆变电路，体积大、效率低。

为了满足现代化生活的需求，便携式逆变电源的设计变得越来越重要。

本文旨在设计一种便携式的直流-交流逆变电源，具有小巧轻便、高效率和良好的负载适应性等特点。

二、设计原理本设计主要采用的是基于全桥拓扑的逆变电路，输入电源为一个稳定的直流电压，输出电源为一个稳定的交流电压。

1.全桥逆变器原理全桥逆变器的基本原理是将直流电能转换为交流电能。

它由四个开关管组成，它们根据逆变器的工作方式交替打开和关闭，以便将直流电流交替流过变压器的不同侧。

2.控制电路控制电路对开关管的开关时间进行控制，以保证逆变器工作的稳定性。

常见的控制电路有PWM控制和SPWM控制。

PWM控制的原理是通过调整开关管的开关频率来控制输出电压的幅值，同时通过调节占空比来控制输出电压的频率。

SPWM控制则是调整开关管的开关频率和占空比来控制输出电压的波形。

3.滤波电路滤波电路用于滤除逆变过程中产生的高频噪声和谐波，保证输出电压的稳定性和平滑性。

三、设计步骤1.确定输入和输出参数根据实际需求，确定输入电压、输出电压和输出频率等参数。

2.选择开关管和变压器根据输出功率和电流要求，选择适合的开关管和变压器。

3.设计控制电路根据所选定的控制电路，设计和搭建控制电路，并进行实验测试。

4.设计滤波电路根据所选定的滤波电路，进行电路设计和实验测试，确保输出电压的稳定性和平滑性。

5.优化电路和布局优化电路和布局，减小电路的尺寸和体积，提高整体效率和稳定性。

四、实施计划1.设计电路的原理图和PCB布局图，并进行调试和测试。

2.确定电路的参数和性能指标，并进行性能测试。

3.优化电路和布局，减小尺寸和体积。

4.编写设计报告，并撰写毕业论文。

五、预期结果与意义本设计将设计一种小巧轻便、高效率和负载适应性好的便携式逆变电源。

本科毕业设计任务书一、毕业设计题目单相逆变电源的设计二、毕业设计工作自 2012 年 11 月 19 日起至 2013 年 6 月 20 日止三、毕业设计进行地点:501-108四、毕业设计内容：(1) 掌握单相电压型PWM逆变器的工作原理；(2) 建立单相电压型逆变器的数学模型；(3) 完成单相电压型PWM逆变器的谐波分析；(4) 完成单相电压型逆变器反馈闭环控制系统控制规律研究；(5) 完成单相电压型PWM逆变器系统仿真；(6) 完成系统调试，并对实验结果进行分析。

指导教师教研室自动化教研室教研室主任（签名）批准日期接受论文（设计）任务开始执行日期学生签名目录1绪论 (1)1.1 逆变技术的定义 (1)1.2 逆变技术的发展过程 (1)1.3 逆变技术的应用前景 (3)1.4 逆变技术存在的难点 (3)1.5逆变电源的发展趋势 (2)1.6 逆变器的分类 (3)1.7 逆变技术指标 (4)1.8 逆变器的单片机控制 (5)1.9 本文研究内容 (7)本文研究的主要内容如下： (7)2逆变电路 (9)2.1 逆变电路的基本工作原理 (9)2.2逆变电路的换流方式 (10)2.3 电压型逆变电路 (12)2.4 逆变电路的调制方式 (14)三、系统组成及各部分原理 (20)3.1系统控制方案 (20)3.2 系统框图 (20)3.2.1主电路硬件结构及工作原理 (20)3.3 系统各级供电电源设计 (21)3.4IGBT的特点及选取 (21)3.5 TMS320F2812 DSP简介 (22)3.5.1 DSP的概念 (22)3.5.3 A/D转化单元概述 (24)3.6 IGBT驱动电路 (25)3.7输出滤波器的设计 (26)3.7.1 滤波器的理论分析及参数选取 (26)3.8 闸管导通死区硬件电路设计 (27)3.9输出电压采样电路 (28)四、PWM控制技术 (15)4.1 PWM控制的基本原理 (15)4.2 正弦脉宽调制的生成 (16)4.3规则采样法 (18)4.4 同步调制和异步调制 (19)4.5 TMS320F2812DSP PWM信号的产生 (19)5 系统数学模型与控制方案......................................................... 错误！未定义书签。

2011届毕业设计任务书一、课题名称：500W单相逆变电源二、指导教师：三、设计内容与要求1、课题概述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。

2、设计内容与要求设计内容：（1）逆变电源的输入逆变主电路的设计；（2）逆变电源的输出逆变主电路的设计；（3）MOSFET器件的选择及驱动与保护电路设计；（4）PWM控制电路的设计；（5）电流及电压检测电路；（6）单片机控制电路及程序编写（流程图）；（7）其它辅助保护功能等设计。

设计要求：（1）画出系统各环节电路图；（2）系统各环节的原理介绍；（3）系统各环节的元件参数计算及选择；（4）元件明细表；（5）程序流程图。

四、设计参考书1、《新型半导体器件及其应用实例》电子工业出版社2、《现代逆变技术及其应用》科学出版社3、《新型开关电源设计与应用》科学出版社4、《电子变压器手册》辽宁科学技术出版社5、《半导体变流技术》机械工业出版社6、《电力电子设备设计和应用手册》机械工业出版社7、《基于C语言编程MCS-51单片机原理及应用》清华大学版社8、《自动检测技术》湖南铁道职业技术学院9、相关网站五、设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要(200～400字左右，中英文)4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、毕业设计进程安排(小四、宋体)1～2周：布置任务，弄懂设计要求及原理。

第1章绪论1.1 研究逆变电源的意义随着各行各业控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备都不是直接用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。

逆变就是对电能进行变换和控制的一种基本形式，它完成将直流电变换成交流电的功能。

现代逆变技术是研究现代逆变电路的理论和应用设计方法的学科，这门学科综合了现代电力电子开关器件技术、现代功率变换技术、模拟和数字电子技术、PWM技术、开关电源技术和现代控制技术等多种实用设计技术，已被广泛的用于工业和民用领域中的各种功率变换系统和装置中。

早期的变频电源，只需要其输出电压、频率可调即可，然而，今天的变频电源除这些要求外，还必须环保无污染，即绿色环保变频电源。

因而高性能的变频电源必须满足:(l)高的输入功率因数，低的输出阻抗;(2)快速的暂态响应，稳态精度高;(3)稳定性高，效率高，可靠性高;(4)低的电磁干扰;(5)智能化。

由于传统的变频电源采用模拟控制技术，难以实现上述要求。

因而，研究数字化控制技术的绿色变频电源技术，对当今提出的“节能、高效、绿色、环保”工业口号的实现具有重要意义。

1.2 目前研究的现状一般的电源跟负载相连，因而这里仅讨论无源逆变技术。

从相关文献可知，目前对逆变电源的研究主要集中在以下几个方面：1.2.1 拓扑形式[1][2][5][6][11][12][15][20]目前常用的逆变电路拓扑形式主要有：常规逆变电路拓扑，软开关逆变电路拓扑，多电平逆变电路拓扑等。

1 常规逆变电路拓扑常规逆变电路拓扑可分为单相半桥、单相桥式、三相桥式电路等，根据直流侧电源性质，又可将其分为电压源型逆变电路（VSTI）和电流源型逆变电路（CSTI）。

单相逆变电路的优点是简单，使用器件少，常用于几KW以下的小功率逆变电源。

三相桥式逆变电源应用较多。

2 软开关逆变电路拓扑逆变电源为得到更好的交流输出波形，将会提高全控型电力电子器件的开关频率，同时，开关损耗也会随之增加，电路效率严重下降，电磁干扰也增大了，所以简单的提高开关频率是不行的。

毕业设计单相正弦波逆变电源摘要：本单相正弦波逆变电源的设计，以12V蓄电池作为输入，输出为36V、50Hz的标准正弦波交流电。

该电源采用推挽升压和全桥逆变两级变换，在控制电路上，前级推挽升压电路采用SG3525芯片控制，闭环反馈；逆变部分采用驱动芯片IR2110进行全桥逆变，采用U3990F6完成SPWM的调制，后级输出采用电流互感器进行采样反馈，形成双重反馈环节，增加了电源的稳定性；在保护上，具有输出过载、短路保护、过流保护、空载保护等多重保护功能电路，增强了该电源的可靠性和安全性；输出交流电压通过AD637的真有效值转换后，再由STC89C52单片机的控制进行模数转换，最终将电压值显示到液晶12864上，形成了良好的人机界面。

该电源很好的完成了各项指标，输入功率为46.9W，输出功率为43.6W，效率达到了93%，输出标准的50Hz正弦波。

关键词：单相正弦波逆变DC-DC DC-AC SPWMAbstract: The single-phase sine wave inverter power supply design, battery as a 12V input and output for the 36V, 50Hz standard AC sine wave. The use of push-pull power booster and two full-bridge inverter transform，in the control circuit, the pre-boost push-pull circuit using SG3525 chip control,closed-loop feedback;inverter driver IC IR2110 in part to the use of full-bridge inverter using SPWM modulation U3990F6 completed,level after the use of current transformer output sampling feedback. The feedback link in the formation of a double and increase the stability of power. In protection, with output overload, short circuit protection, over current protection, the protection of multiple no-load protection circuit, which enhancing the reliability of the power supply and safety.AC voltage output of the AD637 True RMS through conversion, and then from the control of single-chip STC89C52 analog-digital conversion, the final value of the voltage to the liquid crystal display 12864 on the formation of a good man-machine interface. The completion of the power good indicators, input power to 46.9W, output power of 43.6W, the efficiency reached 93%, 50Hz sine wave output standards.Key words: Single-phase sine wave inverter DC-DC DC-AC SPWM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)4.1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)1. 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 。

一种低功耗可调单相正弦波逆变电源摘要：本次单相正弦波逆变电源是一种以STM32为核心的逆变电源系统。

系统逆变部分的SPWM控制脉冲波形完全由STM32生成,使用IR2110实现对功率管的驱动和保护,频率及电压可由LCD显示。

系统具有良好过流保护功能，以控制系统工作状态。

系统采用低功耗高效率设计，最大限度提高系统效率。

本设计达到了最高设计要求，逆变电源输出波形失真小，动态特性好，可靠性高。

关键字：逆变正弦波电源 STM32 SPWMAbstract：The single-phase sine wave inverter is a kind of STM32 core of inverter system. SPWM pulse waveform control system is completely generated by the inverter part STM32, using IR2110 realize drive and protection, frequency and voltage of the power tube by LCD display. The system has good over-current protection to control system operation. The system uses high-efficiency low-power design, to maximize system efficiency. The design meets the highest design requirements, power inverter output waveform distortion, dynamic characteristics, and high reliability.Keywords:sine wave inverter power STM32 SPWM1方案论证方案一本方案由单片机产生SPWM 波，通过全桥逆变电路直接实现DC-AC 的转换，然后利用升压式高频变压器对逆变出的交流电进行升压，最后经过低通滤波电路把升压后的交流电整成正弦波，本系统兼有电压电流和频率检测功能，可通过闭环反馈来改变SPWM 波的占空比和频率，以达到调压调频的目的。