單向正弦逆變電源設(shè)計(jì)(共11頁)

1、單相正弦波逆變電源PAGE 2015年西安郵電大學(xué)第六屆TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽(jngsi)設(shè)計(jì)(shj)報(bào)告 參賽序號 編號：21參賽題目 單相正弦波逆變電源（B類）參賽隊(duì)員白進(jìn)寶、劉森林、郭紫燕指導(dǎo)教師邢立冬報(bào)告日期2015年4月19日目錄(ml) 摘要(zhiyo)2一系統(tǒng)(xtng)方案3 1設(shè)計(jì)(shj)要求32系統(tǒng)構(gòu)思3二理論分析與計(jì)算31逆變電路42控制電路43SPWM波分析44濾波電路55過流保護(hù)電路56單片機(jī)供電模塊5三硬件設(shè)計(jì)61.使用IR2011驅(qū)動H橋電路72、濾波電路73、過流保護(hù)電路7四軟件設(shè)計(jì)81程序流程圖8五測試方案與測試結(jié)果9摘要(zhiyo)逆變電源是將一

2、種電能變換的裝置，是從穩(wěn)恒的直流電逆變成交流電。隨著電子(dinz)技術(shù)的發(fā)展，逆變電源越來越廣泛。根據(jù)(gnj)系統(tǒng)要求，輸入U(xiǎn)I=15V的直流電，設(shè)計(jì)并制作輸出正弦交流電壓Uo。本系統(tǒng)首先用單片機(jī)輸出兩個(gè)鏡像的spwm波，將spwm波輸入到逆變電路從而實(shí)現(xiàn)將15V的直流電逆變成交流電，將逆變電路輸出的交流電經(jīng)過濾波電路后形成正弦交流電。通過過流保護(hù)電路保證電源和負(fù)載的安全?！娟P(guān)鍵字】 逆變電源 SPWM 單片機(jī) 系統(tǒng)(xtng)方案1設(shè)計(jì)(shj)要求（1）UI=15V、Io=1A條件(tiojin)下，輸出電壓Uo=100.2V，頻率fo=500.5Hz，輸出正弦波無失真(2）UI=15

3、V、Io=1A條件下，盡量提高逆變電源效率。（3）UI=15V、Io在0.11A范圍內(nèi)變化，負(fù)載調(diào)整率SI1%。2系統(tǒng)構(gòu)思通過單片機(jī)產(chǎn)生spwm波，控制H橋的導(dǎo)通，把直流電逆變成交流電，再通過濾波將交流電濾成正弦形式，最后輸入到負(fù)載電路上。并通過過流保護(hù)電路保護(hù)電路。單片機(jī)產(chǎn)生可變SPWM波LC濾波輸出IR2110驅(qū)動H橋逆變負(fù)載過流保護(hù)電路 設(shè)計(jì)流程框圖理論分析與計(jì)算逆變電路：H橋，常用于逆變器（即直流變交流）。通過開關(guān)的開合，將直流電逆變?yōu)槟硞€(gè)頻率或可變頻率的交流電。如圖11所示單相橋式逆變電路工作原理開關(guān)T1、T4閉合，T2、T3斷開：u0=Ud；開關(guān)T1、T4斷開，T2、T3閉合：u0

4、=Ud;當(dāng)以頻率fS交替切換開關(guān)T1、T4和T2、T3時(shí)，則在負(fù)載電阻R上獲得交變電壓波形（正負(fù)交替的方波），其周期Ts=1/fS，這樣，就將直流電壓E變成了交流電壓uo。其原理圖如下：2.控制電路設(shè)計(jì)(shj)：輸出(shch)兩路鏡像的spwm波控制由IR2110芯片控制(kngzh)的H橋逆變電路，SPWM波的占空比是按照正弦形式的。3、SPWM波分析：等效正弦波頻率為20Hz、30Hz、40Hz、50Hz載波比給定為20。計(jì)算后可得：400Hz、600Hz、800Hz、1000Hz根據(jù)公式計(jì)算得到占空比為:0.1251、0.3632、0.5657、0.7128、0.7902、0.712

5、8、0.5657、0.3632、0.1251。又由公式可計(jì)算出高電平時(shí)間。（程序見附錄）4.濾波電路：一般濾波電容的設(shè)計(jì)原則是，取其放電時(shí)間常數(shù)RLC是其充電周期的確25倍。對于橋式整流電路，濾波電容C的充電周期等于交流周期的一半，即RLC（25）T/2=25/2f,由于(yuy)2f,故RLC(25),取RLC3則C=3/RL5、過流保護(hù)(boh)電路：其中(qzhng)100K電阻用來限制，通過比較器LM311對電流互感器采樣轉(zhuǎn)化的電壓進(jìn)行比較，LM311的3管腳接10K電位器來調(diào)整比較基準(zhǔn)電壓，輸出后接100的電阻限流它與后面的220F的電容形成保護(hù)時(shí)間控制。當(dāng)電流過流時(shí)比較器輸出是高電

6、平產(chǎn)生保護(hù)，使SPWM不輸出，控制場效應(yīng)管關(guān)閉，等故障消除，比較器輸出低電平，逆變器又自動回復(fù)工作。電路圖如下：6、單片機(jī)供電模塊：采用54340芯片(xn pin)為單片機(jī)供電。硬件(yn jin)設(shè)計(jì)1.使用(shyng)IR2011驅(qū)動H橋電路2、濾波電路3、過流保護(hù)電路四軟件設(shè)計(jì) 1程序(chngx)流程圖中斷開始中斷標(biāo)志=？ 否清除中斷標(biāo)志SPWM查表讀取A/D取樣值PI調(diào)節(jié)修正將修正值給比較寄存器中斷返回五、測試方案(fng n)與測試結(jié)果先用示波器檢測(jin c)單片機(jī)產(chǎn)生的SPWM正弦波。然后經(jīng)過整流橋和濾波帶負(fù)載用示波器檢測(jin c)輸出信號。加大電流，用示波器檢測單片

7、機(jī)是否停止輸出SPWM波。最后回復(fù)正常電流，再檢測是否可以輸出SPWM波。結(jié)果：參 考 文 獻(xiàn)1 魏偉. 正弦波逆變電源的研究現(xiàn)狀(xinzhung)與發(fā)展趨勢J.電氣技術(shù), 2008，(11).2 談?chuàng)P寧，朱兆優(yōu)，王海濤.基于PICFxx單片機(jī)控制的正弦波逆變電源J. 電子(dinz)元器件應(yīng)用, 2009，(08).3 楊慶江,李曄,包西平. 一種(y zhn)應(yīng)用于獨(dú)立光伏系統(tǒng)的新型逆變器J. 太陽能, 2007,(01).4 趙建武. 單相SPWM逆變電源仿真設(shè)計(jì)J. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(03).5 張竹，張代潤，何易桓，王超. 一種多功能逆變電源的設(shè)計(jì)與實(shí)

8、現(xiàn)J. 電源世界, 2009，(01).6 電力電子技術(shù).廖冬初，聶漢平主編.華中科技大學(xué)出版社.2007，（09）.7全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)系列教程模擬電子線路設(shè)計(jì).高吉祥主編.2007，（05）.diaM100ng 8單片機(jī)原理使用教程基于Prpteus虛擬仿真.徐愛鈞主編.電子工業(yè)出版社.2010，（01）.9C程序設(shè)計(jì)第三版.譚浩強(qiáng)主編.清華大學(xué)出版社.2005，（07）.10信號與系統(tǒng)基礎(chǔ).金波主編.華中科技大學(xué)出版社.25006，（05）.11 廖家平，袁兆梅，張治國.基于單片機(jī)PWM 控制逆變電源的設(shè)計(jì)TM.2006，（5）.12 李娜，邵利敏，趙秋霞，郭燕霞.基于16位單片

9、機(jī)的逆變電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)TM.2007，（10）.13 陳曉萍，王念春，馬玉龍.基于PIC單片機(jī)的SPWM控制技術(shù).2006，（09）.14驅(qū)動芯片IR2110的功能簡介.電子元器件應(yīng)用.2006，（08）.15 周俊杰,錢曉耀,陳上挺.一種基于PIC系列單片機(jī)的SPWM逆變電源TM.2008，（04）.16 基于STC系列單片機(jī)的SPWM波形實(shí)現(xiàn).2007，（12）.17 自制12V轉(zhuǎn)交流220V逆變器.2010，（09）.18 張峻嶺.逆變電源穩(wěn)定性分析TM.2006，（01）.19 陳維,郭必廣.正弦逆變器輸出短路過流保護(hù)設(shè)計(jì).2009. 內(nèi)容總結(jié)（1）2015年西安郵電大學(xué)第六屆TI杯大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽設(shè)計(jì)報(bào)告 目錄 摘要（2）本系統(tǒng)首先