车载逆变电源系统的研究

车载逆变电源的设计摘要本文设计了一款实用的车载逆变器。

该车载逆变器充分运用芯片TL494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。

该车载逆变器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：逆变电源；过热保护；过压保护；集成电路；振荡频率；脉宽调制1 引言车载逆变器(电源转换器、Power Inverter )是一种能够将 DC12V 直流电转换为和市电相同的 AC220V 交流电、供一般电器使用的车用电源转换器。

车载逆变电源就是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为工频交流电。

它是常用的车用汽车电子用品。

通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器，比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等，可应用于各个行业领域。

按照输出波形来分，车载逆变电源可分为正弦波输出和方波输出两种。

前者可提供不间断的高质量交流电，可适应任何负载，但其技术要求及成本高，电路结构比较复杂。

后者提供的交流电的质量较差，且带载能力差，不能接“感性负载”，但其技术要求低，体积小，电路简单，价格低。

方波逆变器输出的是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。

同时，其带负载能力差，仅为额定负载的40%－60%，不能带感性负载。

如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容，方波逆变器的制作方法采用简易的多谐振荡器，其技术属于50年代的水平，将逐渐退出市场。

150W车载逆变电源设计摘要车载逆变电源是安装于汽车上的一款小型化，安全化的逆变电源，能实现将车上蓄电池发出的12V直流电转换为220V交流电的功能。

方便驾驶者对其他电子设备的充电及应用。

随着经济的发展，汽车的数量也随之上涨，同时车辆上的配套设施的需求量也大大提升。

该文章的主要目的就是希望能设计出一款能实现上述功能的电源转换器，即车载逆变电源。

在该电源电路设计中，我们选用两级转换电路实现。

即先通过将直流电变换为直流电，再将转换后的直流电逆变为交流电，分别采用了推挽正激电路和全桥逆变电路。

与此同时，我们采用了正弦脉宽调制技术，提高了电源的效率，并设计了一些保护电路来使之在使用过程中达到安全可靠。

关键词：逆变电源，推挽正激电路, 全桥逆变电路，正弦脉宽调制技术150W car power inverter designABSTRACTAutomotive power inverter is mounted on a small car, safety of the inverter, to achieve 12V DC car battery conversion issue for 220V AC function. The convenience of motorists charged and application of other electronic devices. With economic development, the number of cars has also risen, while the demand for facilities on the vehicle is also greatly enhanced.The main purpose of this article is to hope to be able to design a power conversion functions described above, namely automotive power inverter.In this power supply circuit design, we use two conversion circuits. That is, first by the direct current is converted into direct current, DC inverter and then converted to alternating current, respectively, with a push-pull forward converter and full-bridge inverter circuit. At the same time, we have adopted a sinusoidal pulse width modulation technology to improve the efficiency of the power, and designed a number of protection circuits to make it in the course to achieve safe and reliable.KEY WORDS: Power Inverter, Push Forward Circuit, Full Bridge Inverter Circuit, Sinusoidal Pulse Width Modulation目录前言 (1)第1章设计的总体目标 (3)1.1设计的要求与指标 (3)1.1.1设计简介 (3)1.1.2设计的性能指标 (3)1.2 电源方案选定 (3)1.2.1 电源结构方案选定 (3)1.2.2 直流转直流变换电路方案选定 (5)1.2.3直流转交流变换电路方案选定 (8)1.3 系统方案选定 (8)第2章主电路的设计 (10)2.1 DC-DC 变换电路 (10)2.1.1运行原理 (10)2.1.2 设计参数 (12)2.1.3 原理图 (15)2.2 DC-AC 变换电路 (16)2.2.1 运行原理 (16)2.2.2 设计参数 (17)2.2.3 原理图 (18)第3章控制电路与保护电路的设计 (19)3.1 SG3525 外围电路及其应用 (19)3.1.1 SG3525 芯片介绍 (19)3.1.2 SG3525 芯片外围电路 (20)3.2 STM8S 芯片介绍及其外围电路 (21)3.2.1 STM8S 芯片介绍 (21)3.2.2 STM8S 芯片外围电路 (23)3.3 基于STM8S 芯片的保护电路设计 (23)3.3.1 STM8S 外围电路引脚功能 (23)3.3.2 STM8S 主要功能介绍 (24)3.3.3 过压欠压保护电路设计 (26)3.3.4 PWM 发波电路设计 (27)3.3.5 SPWM 波原理 (27)第4章电路仿真 (31)4.1 DC-DC 电路仿真 (31)4.2 DC-AC 电路仿真 (31)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)附录 (35)外文资料翻译 (44)前言随着经济的高速发展，我们已经进入了一个新的时代--移动互联网时代。

开题报告
二、国内外研究现状
目前市场上常用的车载逆变器按功率等级大致可以分为75W、100W、150W、30W、500W、800W、1000W、1500W、2000W、2500W等规格。

车载逆变器的输入为汽车点烟器或者蓄电池，一般汽车点烟器10A左右的电流，故点烟器输出的功率约为150W。

对于功率等级小于150W的车载逆变器可以直接由点烟器供电，大于150W功率等级时需要直接从车载蓄电池供电，否则会因为过流烧毁汽车配件及保险丝。

随着车上使用电器种类的增多，对车载逆变器的容量提出了更高的要求，小功率150W及以下规格的车载逆变器已经不能满足人们的需求，中大功率的车载逆变器是今后的发展趋势[1]。

目前市场上所使用的车载逆变器一般是先升压再逆变
三、研究内容及拟解决的关键问题
1、设计内容：设计宽输入、高增益、大功率车载逆变电源。

（1）分析当前可行的主电路拓扑和控制方案，选择电路拓扑和控制方案。

（2）计算主电路主要元器件参数。

（3）完成控制电路的硬件电路设计和软件设计。

（4）通过仿真实验对理论分析进行验证。

2、设计要求：
（1）输入电压为：DC18V-36V
（2）输出电压：AC220V
（3）额定输出功率：3kW
（4）谐波畸变率:<3%
3、关键问题：
（1）前级ＤＣ／ＤＣ变换器需满足宽输入电压范围内的稳定输出；
（2）ＤＣ／ＤＣ变换器需要有髙升压比，可以满足逆变所需３６０Ｖ－３８０。

《车载逆变电源设计》文献综述车载逆变电源是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为交流电，供一般电器产品使用，是一种较方便的车用电源转换设备。

它是常用的车用汽车电子用品，通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器。

比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等，可应用于各个行业领域。

以正弦波输出的车载逆变电源可提供不间断的高质量交流电，可适应任何领域，但其技术要求高，电路结构比较复杂。

一、研究意义笔者认为，研究车载逆变电源有以下意义：第一，研究车载逆变电源可以广泛用于日常生活、计算机、邮电通信、电力系统和航空航天等领域，它的开发和应用在我们的生活中起着至关重要的作用。

第二，中国进入WTO之后，国内市场私人交通工具越来越多，所以车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，给人们的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装备用品。

第三，车载逆变器是一种能够将12V直流电转换为市电相同的220V交流电，供一般电器使用，是一种很方便的车用电源转换器，它在国内外很受欢迎。

第四，正弦波车载逆变电源的发展和应用在节约能源及环境保护方面都具有深远的意义。

二、资料来源和范围（一）图书馆馆藏图书在图书馆馆藏图书M类中搜索到以下相关资料：王兆安，黄俊主编《电力电子技术》；金海明主编《电力电子技术》；邓嘉主编《机电工程》；曹保国主编《电气自动化》等书籍。

（二）期刊数据库检索主要利用CNKI数据库（china national knowledge infrastructure）。

数据库访问地址为：。

在使用上述数据库搜索的过程中，笔者选择中国学术期刊数据库，在“摘要”字段中，以“车载逆变电源”为关键词进行检索，文章结果显示有71篇相关论文，对笔者有直接参考价值的有：袁义生著《一种高效逆变电源及绿色工作模式的研究》、曹保国著《小功率车载逆变电源的设计》、朱保华著《对车载逆变电源技术的研究》、陆原著《基于工频变压器的独立逆变电源设计》、康冰著《高性能全数字化车载逆变电源》、丁成伟著《一种实用的车载逆变器的设计》、邓嘉著《基于PIC单片机车载逆变电源逆变器的研究》、黄靖著《基于PIC单片机的纯正弦车载逆变电源设计》、李政著《一种低成本的车载逆变电源》、孟庆云著《一种简单实用的车载正弦波逆变电源》。

郑州工业安全职业学院毕业论文（设计）题目：车载逆变电源设计姓名孟小鹏系别信息工程系专业电气技术班级 08电气指导教师左明鑫2011年05 月04 日目录前言 (4)第一章车载电源具体电路设计 (6)1.1 车载电源的主电路设计 (6)1.2 DC/DC转换的设计 (7)1.3 DC/AC变换的设计 (9)第二章控制电路的设计 (11)2.1 驱动电路设计 (11)2.1.1 IGBT驱动电路要求 (11)2.1.2 EXB841芯片 (11)2.2 PWM控制器的设计 (12)2.3 PWM 信号的产生 (17)第三章保护电路的设计 (18)3.1 过流保护 (18)3.2 蓄电池的欠压保护 (18)3.3过热保护 (19)3.4 LED显示与报警蜂鸣 (20)第四章调试与运行结果 (21)第五章设计心得 (22)第六章致谢 (23)参考文献 (24)附录1 车载电源电路图 (26)附录2 元件参数 (27)摘要载逆变电源是可以把汽蓄电池12V直流电转变为大多数电器所需要的220V交流电，本次设计是将12V直流电源通过两个IGBT的导通和关断将输入的直流电压转变成脉宽调制交流电压，也就是把12V直流通过TL494PWM控制器变为12V脉冲输出接着利高频变压器把交流电压升高为360V左右。

再用全波整流交流电压转换成直流高压电压320V，再利用开关管组成的全桥变换器把高压直流320V的逆变所需交流电220V，方波电压最后再经过LC 工频滤波得到有效值为220V/50HZ的交流电供负载使用。

其中设计了对开关管的驱动电路，本次设计采用富士集团的EXB系类驱动IGBT的工作，通过控制IGBT等的通断时间来实现本次的设计DC/DC升压，DC/AC的逆变。

该设计应用开关电源电路技术有关知识，涉及到模拟集成电路。

电源集成电路充分应用了TL494/SG3525的固定频率脉冲宽度调制电路。

因此本次的模块设计主要包括DC\DC高频升压逆变转换模块、整流滤波AC/DC逆变桥模块、欠压保护、过流保护、过热保护等部分组成。

目录第一章绪论 (1)1.1什么是开关电源 (3)1.2 开关电源的分类及结构形式 (4)1.3开关电源的发展 (5)1.4 逆变电源技术的发展概况 (6)1.4.1 逆变电源技术 (6)1.4.2 逆变电源技术的发展概况 (7)1.4.3 逆变电源的发展趋势 (9)第二章主电路的研究与选择 (10)2.1开关电源的设计步骤 (10)2.2 设计指标及要求 (11)2.3总体方案设计 (12)2.3.1 方案比较 (12)2.3.2 方案论证 (13)2.3.3方案选择 (14)2.4 逆变器主电路的基本形式 (14)2.4.1单端反激式变换电路 (15)2.4.2 单端正激式变换电路 (15)2.4.3 推挽式变换电路 (16)2.4.4 半桥逆变式主电路 (16)2.4.5 全桥逆变功率转换电路 (17)2.5 基本DC/DC变换器主电路拓扑 (17)2.5.1 隔离型单端正激变换器 (18)2.5.2 隔离型半桥逆变器 (19)2.5.3 隔离型全桥变换器 (20)2.6 驱动电路 (21)第三章脉宽调制技术PWM (21)3.1 PWM控制的基本原理 (21)3.2 PWM逆变电路 (23)第四章单元模块设计 (25)4.1 车载逆变电源直流/直流（DC/DC）变换电路的设计 (26)4.1.1直流/直流变换主电路 (26)4.1.2 直流/直流变换控制及保护电路 (27)4.2 逆变电源直流/交流变换电路的设计 (30)4.2.1 直流/交流变换主电路 (30)4.2.2 直流/交流变换控制及保护电路 (31)4.3 电路参数的计算及元器件的选择 (33)4.3.1 直流/直流变换电路中元器件参数的计算 (33)4.3.2 直流/交流变换电路中的参数计算 (37)4.4 特殊器件的介绍 (38)4.4.1 脉宽调制芯片SG3524 (38)4.4.2 MIC4424 (39)4.4.3 光电耦合器 (40)4.5 各单元模块的联接 (41)4.6 辅助电源设计 (41)第五章系统调试 (41)5.1 控制电路调试 (42)5.1.1 基本调试 (42)5.1.2 控制电路的调试 (42)5.2 系统开环调试 (42)5.3 系统闭环调试 (42)第六章结论及展望 (43)6.1 结论 (43)6.2 展望 (43)参考文献 (44)附录....................................................... 错误！未定义书签。

基于PIC单片机的数字式车载逆变电源的研究与设计的开题报告一、研究背景和意义随着汽车电子设备的不断普及和迅速发展，车载逆变器作为一种可将车辆直流电源转换为交流电源的重要设备，受到了广泛的关注和应用。

目前市面上的车载逆变器大多数属于模拟式逆变器，存在体积大、效率低、噪音大等缺点。

数字式车载逆变器以其小巧、高效、低噪音等优点逐渐成为研究热点。

本次设计旨在基于PIC单片机，设计一款功能齐全、性能优良、价格实惠的数字式车载逆变器，为汽车电子设备提供更加优质的电源支撑，具有重要的应用意义和实用价值。

二、设计内容和研究方法本设计主要分为硬件设计和软件设计两个部分：1.硬件设计硬件设计包括功率电路设计、控制电路设计和保护电路设计。

其中功率电路要能够满足车载设备的电源需求，控制电路需要适配所选单片机，保护电路则需要在出现异常情况时对逆变器进行保护。

2.软件设计软件部分主要包括单片机程序设计和上位机软件开发。

单片机程序需要实现逆变器的控制功能和数据采集功能，上位机软件需要实现对逆变器数据实时显示和操作控制。

研究方法主要采用仿真和实验相结合的方式，先通过仿真软件进行模拟实验，验证设计的可行性，然后基于实验结果优化设计，最终通过实验验证出设计的正确性和有效性。

三、预期成果本研究的预期成果是设计出一款稳定性好、噪音小、效率高的数字式车载逆变器，并成功实现单片机控制。

同时，将开发一个友好的上位机软件，实现对逆变器的实时监控和控制，最终实现一个可靠的数字式车载逆变器系统，为汽车电子设备提供更加优质的电源支撑。

四、研究进度安排本论文的研究进度安排如下：1.文献调研和理论研究（2周）；2.硬件设计和电路仿真（4周）；3.单片机程序设计和调试（3周）；4.上位机软件开发和测试（3周）；5.系统集成和性能测试（2周）；6.论文写作（2周）。

五、参考文献1.李正东.数字式车载逆变器研究[D].河南科技大学,2019.2.李晓明,周荣年.PIC单片机逆变控制系统的设计与研究[J].自动化应用,2017,2(2):135-137.3.汪琴.数字式车载逆变器设计[D].青岛理工大学,2018.4.宋华.基于DSP的数字式车载逆变器研究[D].长春工程学院,2018.。

针对传统车载逆变电源存在的缺点, 提出基于ATmega16单片机的数字式车载逆变电源的系统设计方案。

该方案以单片机作为正弦脉冲宽度调制（SPWM）的控制器，采用了占空比可调的正弦波脉宽调制波(SPWM) 技术控制定电力MOSFET 的导通与关断，并通过输出电压反馈的闭环软件控制结构,来提供稳压、欠压保护等功能，把汽车蓄电池的12V 直流电转变成220V 纯正弦交流电。

本系统硬件电路设计主要由推挽拓扑结构的的DC/DC 升压模块，DC/AC 逆变模块,以及主控制电路和外围接口电路模块组成。

控制系统软件则重点阐述逆变器数字控制系统主要环节的设计，给出了软件的总体结构、SPWM波形的实现及软闭环软件控制结构，实现了对逆变器的保护、监测等逻辑控制功能。

最后对主电路及控制电路进行了仿真调试，结果表明，所设计的电路及控制策略能够较好地改善输出波形质量，电源直流升压环节波动小, 输出波形畸变率低, 具有较好性能。

关键词ATmega16 PI控制推挽逆变器一、系统设计方案 (2)1、设计要求 (2)2、方案论证与选取 (3)2.1 SPWM波生成原理及方案选取 (2)2.2 DC-DC升压电路的分析与选取 (4)3、系统设计方案 (5)二、系统硬件设计 (5)1、系统硬件结构 (5)2、主电路设计 (5)2.1 前级升压电路 (5)2.2 后极逆变电路 (7)3、控制电路设计 (8)3.1 前级控制电路 (8)3.2 后极控制电路 (9)4、驱动电路设计 (10)5、保护电路设计 (11)5.1 输入过压保护电路 (11)5.2 输入欠压保护电路 (11)5.3 系统过热保护电路 (12)5.4 输出过压保护电路 (13)5.5 输出过流保护电路 (13)三、系统软件设计 (14)1、主程序设计 (14)2、SPWM控制信号的产生 (15)四、结果分析 (16)1、主电路仿真 (16)2、仿真结果与分析 (16)五、结论 (17)参考文献 (15)12V/220V车载逆变电源制作引言车载电源又叫电源逆变器，能够将蓄电池12V直流电转换为和市电相同的220V交流电，供一般电器使用，由于常用于汽车而得名。