单向正弦逆变电源设计Word格式.docx
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指导教师
邢立冬
报告日期
2015年4月19日
目录
摘要……………………………………………………………………2
一系统方案……………………………………………………………3
1设计要求………………………………………………………………………3
2系统构思………………………………………………………………………3
二理论分析与计算………………………………………………………3
1逆变电路…………………………………………………………………………4
2控制电路…………………………………………………………………………4
3SPWM波分析……………………………………………………………………4
4滤波电路…………………………………………………………………………5
5过流保护电路……………………………………………………………………5
6单片机供电模块…………………………………………………………………5
三硬件设计………………………………………………………………6
1.使用IR2011驱动H桥电路……………………………………………………7
2、滤波电路………………………………………………………………………7
3、过流保护电路…………………………………………………………………7
四软件设计………………………………………………………………8
1程序流程图………………………………………………………………………8
五测试方案与测试结果……………………………………………………9
摘要
逆变电源是将一种电能变换的装置,是从稳恒的直流电逆变成交流电。
随着电子技术的发展,逆变电源越来越广泛。
根据系统要求,输入UI=15V的直流电,设计并制作输出正弦交流电压Uo。
本系统首先用单片机输出两个镜像的spwm波,将spwm波输入到逆变电路从而实现将15V的直流电逆变成交流电,将逆变电路输出的交流电经过滤波电路后形成正弦交流电。
通过过流保护电路保证电源和负载的安全。
【关键字】逆变电源SPWM单片机
一、系统方案
1设计要求
(1)UI=15V、Io=1A条件下,输出电压Uo=10±
0.2V,频率fo=50±
0.5Hz,输出正弦波无失真
(2)UI=15V、Io=1A条件下,尽量提高逆变电源效率
。
(3)UI=15V、Io在0.1~1A范围内变化,负载调整率SI≤1%。
2系统构思
通过单片机产生spwm波,控制H桥的导通,把直流电逆变成交流电,再通过滤波将交流电滤成正弦形式,最后输入到负载电路上。
并通过过流保护电路保护电路。
设计流程框图
二、理论分析与计算
1、逆变电路:
H桥
,常用于逆变器(即直流变交流)。
通过开关的开合,将直流电逆变为某个频率或可变频率的交流电。
如图1——1所示单相桥式逆变电路工作原理开关T1、T4闭合,T2、T3断开:
u0=Ud;
开关T1、T4断开,T2、T3闭合:
u0=-
Ud;
当以频率fS交替切换开关T1、T4和
T2
、T3
时
,
则
在
负载电
阻
R上
获
得交变电压波形(正负交替的方波),其周期
Ts=1/fS,这样,就将直流电压E变成了
交流电压uo。
其原理图如下:
2.控制电路设计:
输出两路镜像的spwm波控制由IR2110芯片控制的H桥逆变电路,SPWM波的占空比是按照正弦形式的。
3、SPWM波分析:
等效正弦波频率为20Hz、30Hz、40Hz、50Hz·
·
载波比给定为20。
计算后可得:
400Hz、600Hz、800Hz、1000Hz·
根据公式
计算得到占空比为:
0.1251、0.3632、0.5657、0.7128、0.7902、0.7128、0.5657、0.3632、0.1251。
又由公式
可计算出高电平时间。
(程序见附录)
4.滤波电路:
一般滤波电容的设计原则是,取其放电时间常数RLC是其充电周期的确2~5倍。
对于桥式整流电路,滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半,即
RLC≥(2~5)T/2=2~5/2f,
由于ω=2πf,故ωRLC≥(2~5)π,取ωRLC=3π则
C=3π/ωRL
5、过流保护电路:
其中100Kῼ电阻用来限制,通过比较器LM311对电流互感器采样转化的电压进行比较,LM311的3管脚接10Kῼ电位器来调整比较基准电压,输出后接100ῼ的电阻限流它与后面的220μF的电容形成保护时间控制。
当电流过流时比较器输出是高电平产生保护,使SPWM不输出,控制场效应管关闭,等故障消除,比较器输出低电平,逆变器又自动回复工作。
电路图如下:
6、单片机供电模块:
采用54340芯片为单片机供电。
三、硬件设计
1.使用IR2011驱动H桥电路
2、滤波电路
3、过流保护电路
四.软件设计
1程序流程图
否
五、测试方案与测试结果
1.先用示波器检测单片机产生的SPWM正弦波。
2.然后经过整流桥和滤波带负载用示波器检测输出信号。
3.加大电流,用示波器检测单片机是否停止输出SPWM波。
最后回复正常电流,再检测是否可以输出SPWM波。
结果:
参考文献
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