基于SG3525設(shè)計單相正弦波SPWM逆變電源

1、摘 要本論文所需單相正弦波SPWM逆變電源的設(shè)計采用了運算放大器、二極管、功率場效應(yīng)管、電容和電阻等器件來組成電路。 逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進(jìn)行電能變換的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。通過對電路的分析，參數(shù)的確定選擇出一種最適合的方案。輸出頻率由電壓控制，波形幅值由電阻確定。本論文以SG3525驅(qū)動芯片為核心，完成了單相正弦波SPWM逆變電源的參數(shù)設(shè)計，并利用所得結(jié)果，完成了實際電路的連接，通過調(diào)試與分析，驗證了設(shè)計的正確性。 關(guān)鍵詞: SPWM,SG3525Title: Design of Sine Wave Inverter Power Supply By SG3

2、525Applicant: Cao LeiSpeciality: Electrical Engineering And AutomationABSTRACTDesign of sine wave inverter power supply by SG3525 was designed using operational amplifier,diodes,transistors,zener diodes,the capacitor and resistor voltage devices such as to constitute circuit.Inverter power supply is

3、 one kind of power electronics process transformation of electrical energy device.It alternating voltage or volts d.c input to acquire voltage stabilization constant amplitude the alternating voltage output.Get through the circuitanalytical.To ensure the parameter to chose one kind of best fit progr

4、am.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect.The thesis use SG3525 as a core to achieve design of sine wave inverter power supply.Take the advantage of the result to achieve circuit ligature.Get through the debug to check the validity.KEY WORDS： SPWM，SG3525目 錄1緒論11.1逆變電源的發(fā)展背景11

5、.2逆變電源的研究現(xiàn)狀11.3 設(shè)計的主要工作和難點31.3.1 設(shè)計的主要工作31.3.2 論文的主要難點52 SPWM逆變電源原理與應(yīng)用72.1 SPWM控制原理72.2 SPWM控制的發(fā)展前景82.3本章小結(jié)83 硬件電路的設(shè)計93.1SG3525介紹93.2 文氏電橋振蕩電路113.3移位電路分析133.4 逆變電路的工作原理分析133.5 本章小結(jié)144 系統(tǒng)的檢測與分析154.1正弦發(fā)生器部分的調(diào)試154.2逆變部分及整體運行結(jié)果165結(jié)論與展望19致謝21參考文獻(xiàn)231緒論1.1逆變電源的發(fā)展背景 逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進(jìn)行電能變幻的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的

6、交流輸出。逆變電源技術(shù)是一門綜合性的專業(yè)技術(shù)，它橫跨電力、電子、微處理器及自動控制等多學(xué)科領(lǐng)域，是目前電力電子產(chǎn)業(yè)和科研的熱點之一。逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域。 逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，器件的發(fā)展帶動著逆變電源的發(fā)展。逆變電源出現(xiàn)于電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的20世界60年代，到目前為止，它經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。 第一代逆變電源是采用晶閘管（SCR）作為逆變器的開關(guān)器件稱為可控硅逆變電源?？煽毓枘孀冸娫吹某霈F(xiàn)雖然可以取代旋轉(zhuǎn)型變流機組，但由于SCR是一種沒有自關(guān)斷能力的器件，因此必須增加換流電路來強迫關(guān)斷SCR，但換流電路復(fù)雜。噪聲大、體

7、積大、效率低等原因卻限制了逆變電源的進(jìn)一步發(fā)展。 第二代逆變電源是采用自關(guān)斷器件作為逆變器的開關(guān)器件。自20世紀(jì)70年代后期，各種自關(guān)斷器件想運而生，它們包括可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶閘管（GTR）、功率場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）等。自關(guān)斷器件在逆變器中的應(yīng)用大大提高了逆變電源的性能 第三代逆變電源實時反饋控制技術(shù)，使逆變電源性能得到提高。實時反饋控制技術(shù)是針對第二代逆變電源非線性負(fù)載適應(yīng)性不強及動態(tài)特性不好的的缺點提出來的，它是最近十年發(fā)展起來的的新型電源控制技術(shù)，目前仍在不斷完善和發(fā)展之中，實時反饋控制技術(shù)的采用使逆變電源的性能有了質(zhì)的飛躍。1.2逆變電源

8、的研究現(xiàn)狀 最初的逆變電源采用晶閘管（SCR）作為逆變器的開關(guān)器件，稱為可控制逆變電源。由于SCR是一種有關(guān)斷能力的器件，因此必須通過增加換流電路來強迫關(guān)斷SCR，SCR的換流電路限制的逆變電源的進(jìn)一步發(fā)展。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和交流技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)斷能力的電力電子器件脫穎而出，相繼出現(xiàn)了電力晶體管（GTR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、功率場效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）等等，可關(guān)斷器件在逆變器中的應(yīng)用大大提高了逆變電源的性能，由于可關(guān)斷器件的使用，使得開關(guān)頻率得以提高，從而逆變橋輸出電壓中次諧波的頻率比較高，使輸出濾波器的尺寸得以減小，而且非線性負(fù)載的適應(yīng)性得以提高。最初

9、，對于采用全控型器件的逆變電源在控制上普遍采用帶輸出電壓有效值或平均值反饋的PWM控制技術(shù)，其輸出電壓的穩(wěn)定是通過輸出電壓的有效值或平均值反饋控制的方法實現(xiàn)的。采用輸出電壓有效值或平均值反饋控制的方法是有結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)的優(yōu)點，但存在以下缺點： (1)對線性負(fù)載的適應(yīng)性不強 (2)死區(qū)時間存在將使PWM波中含有不易濾掉的低次諧波，使輸出電壓出現(xiàn)波形畸變 (3) 動態(tài)性能不好，負(fù)載突變時輸出電壓調(diào)整時間長 為了克服單一電壓有效值或平均值反饋控制方法的不足，實現(xiàn)反饋控制技術(shù)得以應(yīng)用，它是10年來發(fā)展起來的新型電源控制技術(shù)，目前仍在不斷的完善和發(fā)展之中，實時反饋控制技術(shù)的采用使逆變電源的性能有了質(zhì)

10、的飛躍，實時反饋控制技術(shù)多種多樣，主要有以下幾種： 1. 諧波控制原理當(dāng)逆變電源的負(fù)載為整流負(fù)載時，由于負(fù)載電流中含有大量諧波，諧波電流在逆變電源內(nèi)阻上壓的降致使逆變電源輸出電壓波形畸變,諧波補償控制可以較好的解決這一問題，尤其是在逆變橋輸出PWM波中加入特定諧波，可抵消負(fù)載電流中的諧波對輸出電壓波形的影響，減小輸出電壓的波形是畸變，而且這種方法只能由數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)。 2.無差拍控制 1959年，Kalman首次提出了狀態(tài)變量的無差拍控制理論。1985年，GokhalePESC年會上提出將無差拍控制應(yīng)用于逆變控制，逆變器的無差拍控制才引起了廣泛的重視無差拍控制是一種基于微機實現(xiàn)的控制原理

11、，這種控制方法根據(jù)逆變電源系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出反饋信號來推算下一個采樣周期的開關(guān)時間，使輸出電壓在每個采樣點上與給定信號相等，無差拍控制的缺點是算法比較復(fù)雜，實現(xiàn)起來不太容易，它對系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性要求比較高。對負(fù)載大小的變化及負(fù)載性質(zhì)變化比較敏感，當(dāng)負(fù)載大小變化及負(fù)載性質(zhì)變化時不是獲得理想的正弦波輸出。 3.重復(fù)控制 為了消除非線性負(fù)載對逆變器輸出的影響，在UPS逆變器控制中導(dǎo)入重復(fù)控制技術(shù)。重復(fù)控制是一種基于內(nèi)模原理的控制方法，它將一個基波周期的的偏差存儲起來，用于下一個基波周期的控制，經(jīng)過幾個周期基波周期的重復(fù)可達(dá)到很高的控制頻度。在這種控制方法中，加到控制對象的輸入信號除偏差信號外，還疊

12、加了一個過去的控制偏差，這個過去的控制偏差實際上是一個基波周期忠的控制偏差，把上一個基波周期的偏差反映到現(xiàn)在，和現(xiàn)在的偏差一起加到控制對象進(jìn)行控制，這種控制方式偏差好像在被重復(fù)使用，所以稱為重復(fù)控制。它的突出特點是穩(wěn)定性好、控制能力強但動態(tài)響應(yīng)速度慢，因此，重復(fù)控制一般都不單獨用于逆變器的控制，而是與其他控制方式結(jié)合共同實現(xiàn)整個系統(tǒng)性能。 4.單一的電壓瞬時值反饋控制 這種控制方式的基本思想是把輸出電壓的瞬時反饋與給定正弦波進(jìn)行比較，用瞬時偏差作為控制量，對逆變橋輸出PWM波進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，和傳統(tǒng)PWM控制方法相比，該方法能對PWM波進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，故系統(tǒng)快速性、抗擾性、對非線性負(fù)載的適應(yīng)性、輸出

13、電壓的波形品質(zhì)等都比傳統(tǒng)PWM控制方法有所提高。這種方法的缺點就是穩(wěn)定性不好，特別是空載時。 5.帶電流內(nèi)環(huán)的電壓瞬時值反饋控制 帶電流內(nèi)環(huán)的電壓瞬時值反饋控制方法是在單一的電壓瞬時值反饋控制方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的在這種方法中，不但引入輸出電壓的瞬時值反饋，還引入濾波電容電流的瞬時值反饋，電壓環(huán)是外環(huán)，內(nèi)流環(huán)具有將濾波電容電流或濾波電感電流改造為可控的電流源的作用，這一，控制輸入和輸出電壓之間就形成了具有單極點的傳遞函數(shù)，因而系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高，克服了單一電壓瞬時值反饋控制系統(tǒng)空載容易震蕩的缺點。由于穩(wěn)定性的提高使得電壓調(diào)節(jié)器增益可以取比較大的值，所以突加負(fù)載或突卸負(fù)載時輸出電壓的動態(tài)性能大

14、大提高，抗擾性能大大提高，對非線性負(fù)載的適應(yīng)能力也大大提高。1.3 設(shè)計的主要工作和難點 設(shè)計的主要工作本課題的研究設(shè)計，把它分成4個階段來進(jìn)行完成：思路分析、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件連接、系統(tǒng)調(diào)試。 首先設(shè)計正弦波信號發(fā)生器，正弦波信號發(fā)生器由文氏電橋振蕩電路和移位電路兩個部分組成如圖1-1所示 圖1-1 正弦波信號發(fā)生器 如圖所示把正弦波信號發(fā)生器產(chǎn)生的50HZ的正弦波送入SG3525芯片的9號管腳與SG3525芯片的5號管腳的鋸齒波進(jìn)行比較，從而獲得SPWM信號，改變正弦波幅值，即改變M，就可以改變輸出電壓幅值，正常M1。再次設(shè)計SPWM驅(qū)動電路如圖1-2所示，由正弦波發(fā)生器產(chǎn)生一50Hz、幅

15、度可變的正弦波，送人SG3525的第9端，和SG3525的第5腳（鋸齒波）比較后，輸出經(jīng)調(diào)制（調(diào)制頻率約為10kHz）的SPWM波形，經(jīng)過到相器反相后，得到兩路互為反相的PWM驅(qū)動信號，分別驅(qū)動功率場效應(yīng)管VT1、VT2，使VT1、VT2交替導(dǎo)通，從而在高頻變壓器的副邊得到一SPWM波形，經(jīng)過LC濾波后，得到一50Hz的正弦波，幅度可通過電位器RP進(jìn)行改變。圖1-2 SPWM逆變電路1.3.2 論文的主要難點我在做設(shè)計時候遇到難題是由于選擇正弦波振蕩電路的電阻參數(shù)錯誤和SPWM逆變電路調(diào)節(jié)RP在SG3525的9號管腳和SG3525芯片的5號管腳得不到相應(yīng)的信號輸出。最后在指導(dǎo)老師的幫助下經(jīng)過更

16、換電阻參數(shù)和負(fù)載R5從而得到應(yīng)該得到的輸出。2 SPWM逆變電源原理與應(yīng)用2.1 SPWM控制原理 逆變電路理想的輸出電壓是圖2-1（a）正弦波u0=Uo1sint。而電壓型逆變電路的輸出電壓是方波，如果將一個正弦波半波電壓分成N等分，并把正弦曲線每一等分所包圍的面積都用一個與其面積相等的等副矩形脈沖來代替，且矩形脈沖的中點與相應(yīng)正弦等分的中重合，得到如圖2-1（b）所示的脈沖列這就是PWM波形。正弦波的另外一個半波可以用相同的方法來等效。可以看出，該PWM波形的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，稱為SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）波形。 圖2-1 SPWM

17、電壓等效正弦電壓 根據(jù)采樣控制理論，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。脈沖頻率越高，SPWM波形越接近正弦波。逆變器的輸出電壓為SPWM波形時，其低次諧波將得到很好的抑制和消除，高次諧波又能很容易濾去，從而可獲得畸變率極低的正弦波輸出電壓。 SPWM控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通、斷進(jìn)行控制，使輸出端得帶一系列幅值相等而狂度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或者其他所需要的波形。 從理論上講，在SPWM控制方式中給出了正弦波頻率、幅值和半周期內(nèi)的脈沖數(shù)后，脈沖波形的寬度和間隔便可以準(zhǔn)確計算出來，然后計算的結(jié)果控制電路忠各開關(guān)器件的通、斷，就可以得到所需要的

18、波形，這種方法稱為計算法。計算法很繁瑣，其輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結(jié)果都要變化，實際中很少應(yīng)用。 在大多數(shù)情況下，人們采用正弦波與等腰三角波橡膠的辦法來確定各矩形脈沖的寬度。等腰三角波上下寬度與高度呈線性關(guān)系且左右對稱，當(dāng)它與任何一個光滑曲線相交時，即得到一組等副而脈沖寬度正比于該曲線換數(shù)值的矩形脈沖，這種方法稱為調(diào)制法。希望輸出的信號為調(diào)制信號，接受調(diào)制的三角波稱為載波。當(dāng)調(diào)制信號是正弦波時所得到的便是SPWM波形；當(dāng)調(diào)制信號是正弦波時，等效也能得到與調(diào)制信號的SPWM根據(jù)前面的法分析，SPWM逆變電路的優(yōu)點可以對那如下： 1.以得到接近正弦波輸出電壓，滿足負(fù)載需要。 2.整流電

19、路采用二級管整流，可獲得較高的功率因數(shù)。 3.只用一級可控的功率環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡單。4.過對輸出脈沖寬度控制就可改變輸出電壓的大小，大大加快了逆變器的動態(tài)響應(yīng)速。2.2 SPWM控制的發(fā)展前景 近年來，隨著逆變電源在各行各業(yè)應(yīng)用的日益廣泛，采用正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)控制逆變電源提高整個系統(tǒng)的控制效果是人們不斷探索的問題。對SPWM的控制有多種實現(xiàn)方法，其一是采用模擬電路、數(shù)字電路等硬件電路產(chǎn)生SPWM波形，該方法波形穩(wěn)定準(zhǔn)確，但電路復(fù)雜、體積龐大、不能進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；其二是借助單片機、DSP等微控制器來實現(xiàn)SPWM的數(shù)字控制方法，由于其內(nèi)部集成了多個控制電路，如PWM電路、可編程計數(shù)器陣列

20、(PCA)等，使得這種方法具有控制電路簡單、運行速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。2.3本章小結(jié) 本章就實驗的SPWM控制原理利用等效波形圖進(jìn)行了簡單的闡述，同時對SPWM控制的前景進(jìn)行一定得介紹。 3 硬件電路的設(shè)計3.1SG3525介紹 隨著電能技術(shù)的發(fā)展，功率MOSFET在開關(guān)變換器中開始廣泛使用，為此美國硅通用半導(dǎo)體公司推出SG3525。SG3525是用于驅(qū)動N溝道功率MOSFET，其產(chǎn)品一推出就受到廣泛好評。SG3525系列PWM控制器分軍品、工業(yè)品、民品三個等級方面。下面對SG3525特點、引腳功能、電器參數(shù)、工作原理以及典型應(yīng)用進(jìn)行介紹。 （1）PWM控制芯片SG3525功能簡介 SG3

21、525是電流控制性型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照反饋電流表調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差信號放大器輸出信號進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)。因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。 （2）SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作特性 圖3-1 SG3525引腳圖圖3-2 SG3525結(jié)構(gòu)方框圖 1.相輸入端(引腳1):誤差放大器的反相輸入端，該誤差放大器的增益標(biāo)稱值為80dB，其大小由反饋或輸出負(fù)載而定，輸出負(fù)載可以是純電阻，也可以是電

22、阻性元件和電容元件的組合。該誤差放大器的共模輸入電壓范圍為1.55.2V。此端通常接到與電源輸出電壓相連接的電阻分壓器上。負(fù)反饋控制時，將電源輸出電壓分壓后與基準(zhǔn)電壓相比較。 2.相輸入端(引腳2):此端通常接到基準(zhǔn)電壓引腳16的分壓電阻上，取得2.5V的基準(zhǔn)比較電壓與引腳1的取樣電壓相比較。 3.步端(引腳3):為外同步用。需要多個芯片同步工作時，每個芯片有各自的振蕩頻率，可以分別與它們的引腳4相副腳3相連，這時所有芯片的工作頻率以最快的芯片工作頻率同步;也可以使單個芯片以外部時鐘頻率工作。 4.步輸出端(引腳4):同步脈沖輸出。作為多個芯片同步工作時使用。5.振蕩電容端(引腳5):振蕩電容

23、一端接至引腳5，另一端直接接至地端。6.振蕩電阻端(引腳6):振蕩電阻一端接至引腳6，另一端直接接至地端。 7.放電端(引腳7):Ct的放電由5、7兩端的死區(qū)電阻決定。8.軟起動(引腳8):比較器的反相端，即軟起動器控制端(引腳8)，引腳8可外接軟起動電容。 9.補償端(引腳9):在誤差放大器輸出端引腳9與誤差放大器反相輸入端引腳1間接電阻與電容，構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器，補償系統(tǒng)的幅頻、相頻響應(yīng)特性。 10.鎖端(引腳10):引腳10為PWM鎖存器的一個輸入端，一般在該端接入過流檢測信號。 11.沖輸出端(引腳11、引腳14):輸出末級采用推挽輸出電路，驅(qū)動場效應(yīng)功率管時關(guān)斷速度更快。 12.地端(引

24、腳12):該芯片上的所有電壓都是相對于引腳12而言，既是功率地也是信號地。13.挽輸出電路電壓輸入端嶼1腳13):作為推挽輸出級的電壓源，提高輸出級輸出功率。14.片電源端(引腳15):直流電源從引腳15引人分為兩路:一路作為內(nèi)部邏輯和模擬電路的工作電壓;另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生5.1V土1的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。 15.準(zhǔn)電壓端(引腳16):基準(zhǔn)電壓端引腳16的電壓由內(nèi)部控制在5.1V土1?？梢苑謮汉笞鳛檎`差放大器的參考電壓 （3)SG3525脈寬調(diào)制器的特點 1.工作電壓范圍寬:835V。 2.5.1V士1%微調(diào)基準(zhǔn)電源。 3.振湯器上作頻率泡圍覓:l00400kHz。 4.具有振蕩

25、器外部同步功能。 5.死區(qū)時間可調(diào)。 6.內(nèi)置軟起動電路。 7.具有輸入欠電壓鎖定功能。 8.具有PWM鎖存功能，禁止多脈沖。 9.逐個脈沖關(guān)斷。 10.雙路輸出(灌電流啦電流):500mA(峰值)。3.2 文氏電橋振蕩電路硬件電路由三部分組成如圖3-3圖3-3 硬件電路組成圖正弦波發(fā)生器由兩部分組成。前半部分為RC串并聯(lián)型正弦波振蕩器，后半部分為移位電路，最終將正弦波信號加在SG3525的輸入管腳。圖3-4為設(shè)計所選正弦信號發(fā)生裝置的電路圖圖3-4 正弦波信號發(fā)生器如圖3-4所示，電阻R6左邊是由Ua741和文氏電橋反饋網(wǎng)絡(luò)組成的正弦波震蕩電路。R4、C1與R5、C2組成文氏電橋的兩臂，由他

26、們組成正反饋的選頻網(wǎng)絡(luò)；文氏電橋的另外兩臂由R1及R2、R3、RP1組成，是Ua741的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，它們與集成運放一起組成振蕩電路的放大環(huán)節(jié)。整個震蕩條件主要由這兩個反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)決定。振蕩電路為RC串并聯(lián)的選頻網(wǎng)絡(luò)，其振蕩頻率可由f=1/2*pi*RC計算。為使文氏電橋振蕩電路滿足起振條件，必須要求A3即R12R2，即是在本電路忠的R2+R3+RP22R1。因此，在運放的線性區(qū)間內(nèi)電路不可能滿足恒幅度平衡條件，只有當(dāng)運放進(jìn)入非線性區(qū)后，電路才能滿足幅度平衡條件，因而輸出電壓信號將會產(chǎn)生非線性失真。為了減小非線性失真，應(yīng)使電路的放大倍數(shù)A盡可能接近3.但是這樣將使振蕩電路起振調(diào)錢的裕度很小，當(dāng)

27、電路工作條件稍有變化時就有可能不起振。如果放大電路的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)采用非線性元件，它能夠在輸出信號較小時確保A足夠大使電路容易起振；并且隨著輸出信號逐漸增大A能逐漸變小，也能夠在運放進(jìn)入非線性以前使電路滿足幅度平衡條件，這樣就可以獲得即穩(wěn)定而又不失真的正弦波輸出信號。本電路中加入了兩個二極管進(jìn)行穩(wěn)幅，它是利用二極管的非線性自動調(diào)節(jié)負(fù)反饋的強弱來維持輸出電壓的恒定。如果起振A3，則振幅將逐漸增大，在振蕩過程中VD1、VD2將交替導(dǎo)通和截止，總有一個處于正向?qū)顟B(tài)的二極管與電阻并聯(lián)，由于二級管正向電阻隨電壓增加而下降，因此負(fù)反饋隨振幅上升而增強，也就是說A隨振幅增大而下降，直至滿足振幅平衡條件為止，

28、并維持一定得振幅輸出。因此調(diào)節(jié)RP1可以改變振蕩的幅值以獲得最小失真?？偟膩碚f，使用二極管做穩(wěn)幅電路簡單又經(jīng)濟(jì)，雖然波形失真可能較大，但適用于這種要求不高的場合。文氏電橋正弦波振蕩電路可以很方便的改變振蕩頻率，頻率的調(diào)節(jié)范圍也很廣，目前許多的振蕩電路都采用這種形式的電路。另外，RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率與RC的乘積成反比，如果希望加入它的振蕩頻率，勢必減小R和C的取值。然而減小R將使放大電路的負(fù)載加重，減小C也不能超過一定限度，否則振蕩頻率將受寄生電容的影響而不穩(wěn)定。此外，普通集成運放的帶寬較窄，也限定了振蕩頻率的提高。因此，有集成運放組成的RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率一般不超過1MHz,本

29、電路輸出正弦波頻率為50Hz，在要求范圍之內(nèi)，所以選取RC正弦波振蕩電路是可行的。3.3移位電路分析 SG3525芯片振蕩產(chǎn)生鋸齒波，鋸齒波的頂點約為3.3V，谷點約為0.9V。正弦信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波需與SG3525產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，所以要將正弦波位移至相應(yīng)位置。圖3-4中，包括R6以內(nèi)右邊的電路為位移電路，電阻R6與變阻器RP3先使前半部分輸出的正弦信號的幅值降低，調(diào)節(jié)RP3使其變化至需要的幅值范圍內(nèi)然后輸出。電阻R7、R8和變阻RP2的作用是使正弦信號位移，調(diào)節(jié)RP2使正弦波位移至電路所需位置。其后是一個帶負(fù)反饋的運算放大器電路。而且上面有個電容，表示對某頻率段有較大的負(fù)反饋作用。

30、運算放大器同相輸入端電位為零，根據(jù)電路虛短的原理其反相輸入端的電位也為零，所以當(dāng)輸入電壓小于零的時候運放才有輸出波形。3.4 逆變電路的工作原理分析 逆變電路的主要功能是將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。本論文所選的逆變電路如圖3-5所示，Ud=15為直流輸入電壓，當(dāng)開關(guān)使VT1導(dǎo)通，VT2截止時，逆變器輸出電壓U0=Ud；當(dāng)開關(guān)使VT2導(dǎo)通，VT1截止時，逆變器輸出電壓U0=-Ud。當(dāng)以頻率fs交替切換VT1和VT2時，則在輸出上獲得如圖3-6所示的交變電壓波形，其周期Ts=1/fs，這樣，就將直流電壓Ud變成的交流電壓U0。U0含有各次諧波，論文是想得到正弦波電壓，則可通過

31、LC濾波器濾波獲得。圖3-5 SPWM逆變電路圖3-6交變電壓波形 3.5 本章小結(jié)本章對于單相SPWM逆變電源的設(shè)計進(jìn)行了介紹，技術(shù)指標(biāo)和電路參數(shù)結(jié)合設(shè)計電路圖進(jìn)行了詳細(xì)的解釋與計算，同時對驅(qū)動芯片SG3525做了一定的介紹，主要介紹了單相正弦波SPWM逆變電源的電路以及工作原理。4 系統(tǒng)的檢測與分析4.1正弦發(fā)生器部分的調(diào)試 測試結(jié)果如下：表4-1為文氏振蕩電路電位器RP1和輸出電壓Uo的關(guān)系。表4-1輸出電壓和電位器RP1的關(guān)系運行過程中振蕩產(chǎn)生的正弦波和位移后的正弦波如圖41、42所示，正弦波的起振幅值為3V，起振時RP1為1.74K。最大不失真幅值為6V，RP1為5.20K。脈寬調(diào)制

32、SG3525的振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波頂點約為3.3V，谷點約為0.9V。位移后的正弦波應(yīng)調(diào)節(jié)至與其相近。最后RP3的調(diào)節(jié)值為5.28K，RP2的調(diào)節(jié)值為2.03K。圖4-1文氏振蕩電路波形圖4-2移位電路波形4.2逆變部分及整體運行結(jié)果由波形發(fā)生器產(chǎn)生一50Hz、幅度可變的正弦波，送人SG3525的第9端，和SG3525的第5腳（鋸齒波）比較后，輸出經(jīng)調(diào)制（調(diào)制頻率約為10kHz）的SPWM波形，經(jīng)過到相器反相后，得到兩路互為反相的PWM驅(qū)動信號，分別驅(qū)動功率場效應(yīng)管VT1、VT2，使VT1、VT2交替導(dǎo)通，從而在高頻變壓器的副邊得到一SPWM波形，經(jīng)過LC濾波后，得到一50Hz的正弦波，幅度可通

33、過電位器RP進(jìn)行改變。波形如下圖43所示。表42為逆變電路中電位器RP和輸出電壓Uo的關(guān)系。表4-2輸出電壓和電位器RP的關(guān)系 SG3525芯片5號管腳的鋸齒波波形如圖43所示圖4-3 5號管腳鋸齒波波形SG3525芯片13號管腳輸出的正弦波脈寬調(diào)制信號波形如圖44所示圖44 脈寬調(diào)制正弦波波形輸出的單相正弦波逆變電源信號波形如圖45所示圖4-5輸出的正弦波逆變電源信號波形工作照如圖4-6所示圖4-6 工作照5結(jié)論與展望通過本篇論文的設(shè)計，使我們對單相正弦波SPWM逆變電源的工作原理有了比較深入的理解，掌握了利用SG3525設(shè)計單相正弦波SPWM逆變電源概念、工作波形等內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理。利用SG3525設(shè)計出來的單相正弦波SPWM逆變電源具有線路簡單，調(diào)試方便，功能完備。輸出的交流電源諧波干擾小、電磁兼容性好。本論文設(shè)計的單相正弦波SPWM逆變電源經(jīng)過實驗、調(diào)試及驗證，足以證明設(shè)計的正確性和可行性。但是由于能力有限，本論