单相正弦波变频电源开题报告
本科毕业设计开题报告
题目：单相正弦变频电源设计
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题目单相正弦波变频电源设计来源自拟
1、研究目的和意义
任何电子设备都离不开可靠的电源，逆变电源是将直流电能转变成交流电能的变流装置，伴随着现代电力电子技术的飞跃进步，各种逆变电源在众多领域中获得了广泛应用。逆变电源可广泛应用于电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车等诸多领域。同时逆变电源是太阳能、风力等新能源发电系统中的重要设备，在新能源发电领域拥有广阔的应用空间。单相正弦逆变电源也可以构成EPS应急电源系统，市场需求大，具有优良的发展前景，目前市场上存在的正弦逆变电源大都将低压（12V或24V）直流电转变成220V交流电的电子设备，且可将该电源应用于笔记本等电子设备的供电，输出功率较大的逆变器还可以应用于小型的电热器等。逆变电源不适宜应用于感性负载电器的长期供电，但可以选用储备功率较大的正弦波逆变电源。
正弦波逆变电源采用功率半导体器件作为开关,通过控制开关的占空比调整输出电压。它的功耗小,效率高,正弦波逆变电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整,然后由开关调整管进行稳压,不需要电源变压器,此外,开关工作频率为几十千赫,滤波电容器、电感器数值较小。因此正弦波逆变电源具有重量轻、体积小等优点。另外,于功耗小,机内温升低,提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高,一般串联稳压电源允许电网波动范围为 220V士10%,而正弦波逆变电源在电网电压在110~260V 范围变化时,都可获得稳定的输出阻抗电压.正弦波逆变电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使正弦波逆变电源装置空前的小型化,并
使正弦波逆变电源进入更广泛的领域,特别是在高新技术领域的应用,扒动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外正弦波逆变电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。
人们一直坚持在正弦波逆变电源技术领域里，边研究低损耗回路技术，边开发新型元器件，两者互相促进并推动着正弦波逆变电源向小型、薄型、高频、低噪声以及高可靠性发展。本文意在研究追求结构简单、动静态性能优良和负载适应性强的高频化逆变电源，以适应社会发展的不断需求。
2、国内外发展情况(文献综述）
逆变技术的原理早在1931年就有人研究过，从1948年美国西屋电气公司研制出第一台3KHZ 感应加热逆变器至今已有近60年历史了，而晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件，到了20世纪70年代，可关断晶闸管(GT0)、电力开关管(BJT)的问世使得逆变技术得到发展应用。到了20世纪80年代，功率场效应管(MOSFET)、绝传统的晶体管串联调整正弦波逆变电源是连续控制的线性正弦波逆变电源。这种缘栅极开关管(IGBT)、 MOS 控制晶闸管(MCT) 以及静电感应功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础，因此电力电子器件的发展为逆变技术高频化，大容量化创造了条件。进入80年代后，逆变技术从应用低速器件、低开关频率逐渐向采用高速器件，提高开关频率方向发展。逆变器的体积进一步减小，逆变效率进一步提高，正弦波逆变器的品质指标也得到很大提高。
传统正弦波逆变电源技术比较成熟,并且已有大量集成化的线性正弦波逆变电源模块,具有稳定性能好、输出纹波电压小,使用可靠等优点、但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都不得和很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态,为了保证输出电压稳定,其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差,导致调整管功耗较大,电源效率很低,一般只有45%左右。另外,由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采用大功率调节器整管并装有体积很大的散热器,很难满足现代电子设备发展的要求。在近半个多世纪的发展过程中,正弦波逆变电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源,并广泛的应用,正弦波逆变电源技术进入快速发展期。今天的逆变电源必须环保无污染,即绿色环保逆变电源。同时随着网络技术的发展,对逆变电源的网络功能也提出了更高的要求。高性能的逆变电源必须满足①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；⑥完善的网络功能等特点。
目前市场上正弦波逆变电源中功率管多采用双极型晶体管，追求提高开关频率，这就需要采用高速开关器件，正弦波逆变电源将朝着高频化方向发展。且逆变电源需要适应各种不同类型的负载，各种负载对逆变电源输出电能的性能指标提出了更高的要求。同时电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。
3、研究/设计的目标：
(1)结合逆变器的工作原理，进一步明确单相正弦波变频电源的工作原理；并明确提高单相正弦波变频电源的合理方法。详细分析逆变实现过程，阐明了该变换器的优点和价值；
(2)针对这一变换器，利用MA TLAB软件进行电路仿真；研究了变换器的控制方式以及死区时间控制方式，并对比仿真结果设置电路参数；
(3)采用SG3525+IR2110对电路进行控制；
(4)利用Altium Designer软件绘制电路板，焊接制作并调试72W样机。通过实验样机验证实验输出参数；
4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：
该设计的指标如下表所示：
表1 单相正弦波变频电源实验指标
输入电压Vin 196V-235V
额定输出电压Vo 36V
额定负载电流Io 2A
额定输出功率Po 72W
工作频率f 50HZ
该设计的系统框图如下图所示：
功率因数校
正电路
直接逆变桥
8038正弦波发生电路精密整流电
路
加法器
SG3525spwm
产生电路
2110驱动电
路
反馈电路
过流检测电
路
AC196V~235V
输入
输出
AC36V 图1 不对称半桥反激电路系统框图
1.主电路及主控电路设计：
本此设计SPWM产生的主控芯片采用SG3525，实现的方法是将8038芯片产生的正玄波经过精密整流和馒头波处理，由于SG3525的9脚可以发出锯齿波，与馒头波比较形成宽窄不同的SPWM波。由于其幅度为0.9V-3.2V。正弦波经过精密整流之后必须通过加法器将自身幅度调整至0.9V-3.2V之间。本设计使用由运算放大器构成的加法器。本设计采用OP07运放构建出一个加法器，采用TL431的典型应用电路和滑动变阻构成稳定电压为1.8V.将精密整流的馒头波电压抬高的实现原理是：加法器作用是1.8v和馒头两个之路分别单独作用，当叠加到一起时就将馒头波电压抬高0.9V.
2.驱动电路实现方法设计：
在本设计的逆变电源中，开关管是必不可少的角色，通常选用的MOS管需要接近12V的开启电压。而本设计中的全桥变换器采用双极性对角开关管交替导通的方式，更是存在电气隔离的难题。于是本设计选择了IR2110，它是一种自举驱动，高通道与低通道之间因为自举二极管和自举电容的存在可以实现电气隔离，同时具有变压器隔离没有的体积小和光耦隔离没有高频特性。能输出最大2A的电流。隔离驱动可分为电磁隔离和光电隔离两种方式。光耦隔离虽然体积小，但是速度慢。虽然方便安全，但是跟不上高频的SPWM信号。变压器隔离虽然速度快，但是体积大，工艺复杂，制作成本高，还会产生电磁干扰，综上所述缺点的限制，本系统设计并没有使用变压器隔离的方式，也没有使用光耦隔离的方式，而是选用了中小功率场合非常实用的IR2110自举驱动的隔离方式。其中我们采用与门和或门来制造延时实现死区，防止主电路的上下两个MOS管直通烧毁。由于SG3525的每路输出占空比最大为50%,我们的设计要求大于50%，因此采用或门将占空比变大。
3.正弦波产生部分设计：
根据设计要求输出频率范围为20Hz~100Hz，U O=36±0.1V的单相正弦波交流电。因此频率要可调，同时我们还要考虑到失真度的问题我们采用ICL8038精密芯片，它的失真度低且外围电路简单，只要改变其电阻和电容值就可以改变其输出频率范围，经济又简单。
5、方案的可行性分析：
(1)该方案可以完成设计要求中所规定的各项功能，并且可以保证在实际工作中安全可靠；
(2)该方案简单，灵活性强，设计的产品应用领域比较广；
(3)主功率开关管实现效果明显，实测波形与仿真波形差异对比。
6、设计产品的主要用途和应用领域：
逆变器是一种可以把直流电能转变为交流电的工具。逆变器的主要构成成分是逆变桥还有控制逻辑，另一个组成部分是滤波电路。
逆变器主要用在电器领域，比如大的来说有空调，冰箱，油烟机，小的电器有电脑，电视，风扇等等。通俗的讲，逆变器的作用就是把低压直流的电转变成为220伏的交流电的一种装置。由于通常情况下我们把二百二十伏的交流电的整流电转换成为直流电进行使用。
而逆变器恰恰相反，所以被成为逆变器。现在是一个移动的世界，移动的设备无处不在，无论是休闲娱乐还是制造业，工业都会用到。因为移动的状态，人们就会需要一种装置把电池盒电瓶中提供的电量转换为220V的交流电，可让我们随时随地的使用我们需要的电器设备，逆变器就能满足这个移动世界现在的需要。
7、时间进程
第一周选择毕业设计题目，搜集相关的资料
第二周图书馆借阅相关书籍
第三周确定毕业设计任务
第四周撰写开题报告并准备答辩
第五周开题答辩
第六周设定总体的设计方案
第七周确定系统各部分设计目标
第八周设计主电路
第九周设计控制电路
第十周设计保护电路
第十一周硬件结构及相关部分设计
第十二周拟定说明书初稿
第十三周撰写说明书
第十四周修改设计说明书
第十五周修改设计说明书
第十六周论文答辩
8、参考文献：
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年月日毕业设计领导小组意见:
组长签字：
年月日
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率 和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SP WM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均
提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变 换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正 弦波。 （4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完成对输出信号的测频。
D题-单相正弦波变频电源
2016年TI 杯大学生电子设计竞赛 参赛注意事项 （1）7月25日8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参 赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效 证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不 得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）7月28日20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 D 题：单相正弦波变频电源 【本科组】 1.任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U 1=220V ，变频电源输出交流电压U O 为36V ，额定负载电流I O 为2A ，负载为电阻性负载。 AC-DC DC-AC U 1 变压器U O I O U 2 图1 单相正弦波变频电源原理框图 2.要求 （1）输出频率范围为20Hz~100Hz ，U O =36±0.1V 的单相正弦波交流电；（15分） （2）输出频率f O =50±0.5Hz ，电流I O =2±0.1A 时，使输出电压U O =36±0.1V ；（10分） （3）负载电流I O 在0.2～2A 范围变化时，负载调整率S I ≤0.5%；（15分） （4）负载电流I O =2A ，U 1在198V ～242V 范围变化时，电压调整率S U ≤0.5%；（15分） （5）具有过流保护，动作电流I O(th)=2.5±0.1A ，保护时自动切断输入交流电源；（10分） （6）I O =2A ，U O =36V 时，输出正弦波电压的THD≤2%； （15分） （7）I O =2A ，U O =36V 时，变频电源的效率达到90%；（15分） （8）其他；（5分） （9）设计报告。（20分）
三相正弦波变频电源课程设计
三相正弦波变频电源设计 1设计任务分析 设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）。三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。 图1-1 三相正弦波变频电源原理框图 2 三相正弦波变频电源系统设计方案选择 2.1 整流滤波电路方案选择 方案一：三相半波整流电路。该整流电路在控制角小于30°时，输出电压和输出电流波形是连续的，每个晶闸管按相序依次被触发导通，同时关断前面已经导通的晶闸管，每个晶闸管导通120°；当控制角大于30°时，输出电压，电流的波形是断续的。 方案二：三相桥式整流电路。该整流电路是由一组共阴极电路和一组共阳极电路串联组成的。三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。 三相桥式整流电路在任何时候都有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的。他们同时导通，形成导电回路。 比较以上两种方案，方案二整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的
利用，效率高，因此选用方案二。滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。 2.2 逆变电路方案选择 根据题目要求，选用三相桥式逆变电路 方案一：采用电流型三相桥式逆变电路。在电流型逆变电路中，直流输入是交流整流后，由大电感滤波后形成的电流源。此电流源的交流内阻抗近似于无穷大，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电流是幅值等于输入电流的方波电流。 方案二：采用电压型三相桥式逆变电路。在电压型逆变电路中，直流电源是交流整流后，由大电容滤波后形成的电压源。此电压源的交流内阻抗近似于零，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电压幅值等于输入电压的方波电压。 比较以上两种方案，电流型逆变器适合单机传动，加，减速频繁运行或需要经常反向的场合。电压型逆变器适合于向多机供电，不可逆传动或稳速系统以及对快速性要求不高的场合。根据题目要求，选择方案二。 2.3 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案选择 在给设计中，变频的核心技术是SPWM波的生成。 方案一：采用SPWM集成电路。因SPWM集成电路可输出三相彼此相位严格互差120°的调制脉冲，随意可作为三相变频电源的控制电路。这样的设计避免了应用分立元件构成SPWM波形发生器离散性，调试困难，稳定性较差。 方案二：采用AD9851DDS集成芯片。AD9851芯片由告诉DDS电路，数据输入寄存器，频率相位数据寄存器，告诉D/A转换器和比较器组成。由该芯片生成正弦波和锯齿波，利用比较器进行比较，可生成SPWM波。 方案三：利用FPGA通过编程直接生成SPWM波。利用其中分频器来改变脉冲信号的占空比和频率，主要是可通过外部按钮发出计数脉冲来改变分频预置数，实现外部动作来控制FPGA的输出信号。
单相正弦波变频电源设计
摘要 随着现代工业和科技的发展，电源在工作、生活等方面的作用越来越重要但许多用户的用电设备并非直接使用通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。把直流电能转变成交流电能供给负载的DC-AC逆变器，特别是正弦波逆变器，其种类繁多，应用领域广泛，优越性明显。因此，高性能的逆变器成为目前电力电子领域的研究热点之一。 正弦脉宽调制(SPWM)逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形。正弦波逆变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。随着数字化控制技术的发展，SPWM脉冲波的生成和逆变器的全数字化控制渐趋方便，并可使逆变器的输出波形的稳态精度、暂稳态响应、可靠性等得到进一步提高。 论文设计的单相正弦波逆变电源属于交流电源(AC-DC-AC逆变)。该电源系统的设计包括主电路和控制电路。论文首先介绍了逆变电源的发展现状；阐述了逆变系统的工作原理；对PWM技术和IGBT进行了简单介绍；分析了正弦脉宽调制的原理及其几种主要的调制方式；还研究了逆变电源主电路的参数，包括整流滤波电路，IGBT的选择，输出滤波参数的确定；最后介绍了系统的软件设计实现的具体过程，并给出了系统主程序流程图和中断流程图，程序清单。 关键词：逆变电源；正弦脉宽调制；IGBT
Abstract With the development of modern industry, science and technology, power supply becomes more and more important in work and life. But many users' devices can't work with AC directly provided by public electricity, which should be converted by power electronics technique to the forms needed. DC-AC inverters, especially sinusoidal inverters, which convert alternating current to direct current, are various, widely used and excellent. Therefore, High performance inverters have been one of points of power electronics. As one of inverters, Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) inverters can achieve low total harmonic distortion (THD) output wave. Sinusoidal Pulse Width Modulation(SPWM) inverters have 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. With the development of digital control techniques, the production of SPWM and digital control of inverters become convenient, which makes the output wave's steady-state precision, transient and steady-state response, reliability improved. Single-phase Sinusoidal Pulse Width Modulation Inverter Power Supply in this thesis belongs to AC power supply (AC-DC-AC convert). The power supply system includes the main circuit design and control circuits. The thesis presents the current situation and development trends of the inverters, discusses the inverter system's working principle and mathematic model; gives an outline of PWM technology and IGBT device; analyses the principles of the sine width modulate and major modulate methods; describes the major parameters of the system to identify, including the rectifier filter circuit, IGBT choice, the output filter parameters of. Finally, it introduces specific achieved process of software design in the last chapter, providing the system flow chart of main program and interrupt program, and program list. Key words: Inverter; SPWM;IGBT
电力电子课程设计--三相变频电源的设计
电力电子课程设计学院：电气与动力工程学院专业：电气工程及其自动化班级： 姓名： 学号： 指导老师： 目录
第一章：课程设计的目的及要求 (1) 1.1课程设计的目的 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 1.3课程设计报告基本格式 (3) 第二章：三相变频电源介绍 (3) 第三章MATLAB软件的介绍 (4) 第四章：整流电路的设计 (5) 4.1 整流电路工作原理 (5) 4.2电容滤波的不可控整流 (6) 4.3 整流模块的计算及选型 (10) 第五章：逆变电路的设计 (13) 5.1 逆变电路的工作原理及波形 (13) 5.2 二极管和IGBT参数选择 (16) 第六章：SPWM逆变电路 (18) 第七章：驱动电路 (22) 第八章：MATLAB软件仿真 (22) 第九章：附录及参考文献 (25) 第十章：课程设计的心得体会 (26) 第一章：课程设计的目的及要求
1、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 4）培养运用工具的能力和方法。 5）提高课程设计报告撰写水平。 2、课程设计的要求 题目：三相变频电源的设计 注意事项： 1）根据规定题目进行电力电子装置设计 2）通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据
三相正弦波变频电源的设计
重庆文理学院 成人高等教育 毕业论文论文题目：三相正弦波变频电源的设计 论文作者：余廷江 指导教师：柯能伟 专业班级：07电本 学号：3114450078 提交论文日期：2009年09月15日论文答辩日期：2009年10月26日 中国 重庆 2009 年9 月
学院毕业设计目录 目录 摘要...................................................................................................... III Abstract ............................................................................................... IV 1 引言 (1) 1.1 选题的提出 (1) 1．2变频技术的介绍 (1) 1.3研究意义 (1) 1.4设计的对象 (3) 2 系统总体设计方案 (3) 3 系统主要功能的实现 (4) 3.1系统主要功能的实现 (4) 3.2 PWM 信号的产生方式 (5) 3.3 SPWM 调制方式的选择 (6) 3.4FPGA控制模块 (7) 4 理论分析与参数计算 (7) 4.1 SPWM 逆变电源的谐波分析 (7) 4.2 载波频率的选择 (7) 4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法 (8) 5. 应用程序设计部分 (9) 5.1 VHDL硬件描述语言简介 (9) 5.2 正弦波顶层设计程序 (9) 6结论 (10) 6.1取得的成绩 (10) 6.2存在的不足和今后的努力方向 (10) 参考文献 (1)
单相正弦波变频电源
摘要 该变频电源以ST公司的STM32F103VET6芯片为主控芯片，利用内部PWM模块生成SPWM信号，驱动全桥逆变电路，将直流电压转化为交流电压，其幅值和频率由STM32芯片内部程序控制调节。另外本系统外接彩屏及键盘，可手动设定电源输出电压的有效值及频率，并实时显示输出电压、电流、功率和交流电压的效率。同时该系统具有过流保护功能，可以在输出大于2A电流的情况下切断交流输入，大大增加了系统的安全性和稳定性。 Abstract The variable frequency power to S T’s STM32F103VET6 chip for the master core internal modulation SPWM signal generation to drive full-bridge inverter circuit, the DC voltage into AC voltage, amplitude and frequency of its internal procedures by the STM32 chip control and regulation. External color screen and keyboard of the system, manually set the power output RMS voltage and frequency, and real-time display output voltage, current, power and efficiency of AC voltage. While the system has over-current protection, high current output can be cut case of AC input, improve system security and stability. 1、方案论证与选择 1.1、系统整体方案设计 整个系统以STM32F103VET6芯片为主控芯片，输出两路互补的SPWM信号，通过驱动电路驱动全桥逆变器，得到电压有效值和频率可控的交流电压。输出端通过采样电路对电压极电流进行采样,构成闭环控制。然后通过PID算法调节SPWM信号控制输出电压值大小，实现稳压。 考虑到STM32芯片的性能，SPWM输出采用开环控制。 输入部分由触摸屏实现，手动输入设定值。显示部分采用彩屏输出交流电的有效电压值、电流值、频率及效率。 过流保护通过接入继电器实现，当电流大于2A的时候控制继电器切断交流电输入。 1.2、方案选择 1.2.1功率开关管选择 本设计要求能够输出电压有效值为20V，最大电流2A的交流电，采用MOSFET无疑是开关器件的最佳选择。IRF520的最大漏源极电压为100v，导通电流为———，符合设计要求。 1.2.2 MOS管驱动电路设计
单相正弦波变频电源自动化毕业设计(论文)
单相正弦波变频电源 摘要：本设计是通过模拟和数字的方法来产生SPWM信号。采用89C51单片机产生正弦波基波，采用NE555芯片产生高度线性等腰三角波载波。基波和载波通过高速电压比较器LM311比较产生与之对应的SPWM驱动信号。SPWM驱动信号经整形电路、死区电路、驱动功放隔离电路完成对全桥场效应管的开通和关断,从而完成将直流电压逆变成所需频率的正弦交流电。而调压电路采用前级DC-DC独立调压来实现，实现直流稳压。改变单片机正弦波输出频率来实现逆变输出SPWM 交流调频的功能。采用芯片AD637对输出电压、电流进行真有效值变换，经A/DTLC549变换后送单片机处理，实时对逆变输出进行监控，保证输出电压的稳定性。输出电压波形为正弦波，输出频率可变，能够测量和显示电源输出电压、电流、具有过流保护、过压保护电路、空载报警电路等。同时基于UC3845多路隔离反击式开关电源为系统供电。 在研究和设计的基础上制作了样机，完成了大部分的调试工作，达到了预期的目的。 关键词：升压；场效应管；检测电路；逆变
Abstract:The SPWM signal is produced by the way of analog and digita in the design.The fundamental wave is produced by 89C51 chip,and the sine t riangle carrier wave is produced by NE555 chip.SPWM drive signal is generated by the high-speed voltage comparator LM311. The turn-on and turn-off of mosfet are controlled by SPWM drive signal from the shaping circuit, the dead zone circuit, the power am plifier circuit to bring out the required frequency of the sinusoidal alternating current in DC/AC convertion.The voltage regulating circuit uses DC-DC independent voltage regulating to realize, Change the frequence of the sine wave that is the output of the MCU will realize the function of inverse output SPWM AC frequency modulation .Use AD637 to complete voltage and current true effective value transform and then send the result to A/DTLC549. Through AD exchange the output will be send to the MCU to be processed,according to the result to monitor the inverse output and to ensure the stability of the output voltage. The waveform of the output voltage is sine-wave,its frequence can be changed.The voltage and current of the Power source can be e over-current and over-voltage protection circuit, an o-load alarm circuit and smeasured and the result can be displayed on the LCD.The power source include tho on. At the same time use multi-channel isolate Counter type switch power as system power supply. On the basis of research and design,a prototype of principle is produced.the most of debugging of the whole system is completed. Keyword:boost；mosfet；detection circuit；inverter
课程设计----基于MATLAN的三相正弦波变频电源的仿真设计
毕业设计(论文) 题目三相正弦波变频电源仿真设计专业电气工程及其自动化 二〇〇九年六月二十日
目录 第一章变频器概述 1.1.变频电源的原理 (3) 1.2.变频电源的特点及应用 (3) 1.3.MATLAB简介及仿真技术 (4) 1.4.MATLAB仿真技术在电力电子中的应用 (6) 1.5.本论文完成内容 (8) 第二章变频器硬件设计 2.1整流单元及供电电源 (9) 2.2逆变输出装置及其驱动电路 (10) 2.3滤波输出及过压过流缺相检测与保护 (14) 2.4变频电源的控制 (17) 第三章变频器软件设计 3.1控制模块设计 (21) 第四章变频器的MATLAB仿真 4.1MATLAB在电力电子中的应用 (25) 1电力系统工具箱 (25) 2 MATLAB在变频器中应用及仿真框图 (27) 第五章结语 (34)
摘要:本文采用MATLAB对变频电源进行系统分析。基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证。硬件部分采用IT公司的低功耗单片机MSP430F149作为主控器件，IR2130驱动3相功率管。控制方式采用传统的SPWM，用SPWM专用集成芯片SM2001产生SPWM信号以控制IR2130的通断。系统采用PI反馈控制使硬件系统具良好的稳压功能。另外本文在硬件设计中对变频电源的过流，过压，缺相等保护功能进行了阐述。
第一章变频器概述 由于我国市电频率固定为50 Hz，因而对于一些要求频率大于或小于50 Hz的应用场合，则必须设计一个能改变频率的变频电源系统。目前最常用的是三相正弦波变频电源。该电源系统主要由整流、逆变、控制回路3部分组成。其中，整流部分用以实现AC／DC的转换；逆变部分用以实现DC／AC的转换；而控制回路用以调节电源系统输出信号的频率和幅值。 1-1 变频电源的原理 经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源，它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。变频电源主要有二大种类：线性放大型和PWM开关型HY系列程控变频电源，以微处理器为核心，以多脉宽调制(MPWM)方式制作,用主动元件IGBT模块设计，采用数字分频、D/A转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术, 使单机容量可达100kV A, 以隔离变压器输出来增加整机稳定性, 具有负载适应性强、输出波形品质好、操作简便、体积小、重量轻等特点，具有短路、过流、过载、过热等保护功能，以保证电源可靠运行。 现在使用的变频电源主要采用交一直一交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源.变频电源的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成.整流部分为单相或三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率.变频电源的主电路大体上可分为两类，分别为电压型和电流型。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波器件是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波器件是电感。 1-2 变频电源的特点及应用 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 交流变频电源调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% -
2016年TI杯大学生电子设计竞赛题D-单相正弦波变频电源V3
2016年TI 杯大学生电子设计竞赛 D 题：单相正弦波变频电源 1． 任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U 1=220V ，变频电源输出交流电压U O 为36V ，额定负载电流I O 为2A ，负载为电阻性负载。 AC-DC DC-AC U 1 变压器U O I O U 2 图1 单相正弦波变频电源原理框图 2． 要求 （1） 输出频率范围为20Hz~100Hz ，U O =36±0.1V 的单相正弦波交流电。 （15分） （2） 输出频率f O =50±0.5Hz ，电流I O =2±0.1A 时，使输出电压U O =36±0.1V 。 （10分） （3） 负载电流I O 在0.2～2A 范围变化时，负载调整率S I ≤0.5%。 （15分） （4） 负载电流I O =2A ，U 1在198V ～242V 范围变化时，电压调整率S U ≤0.5%。 （15分） （5） 具有过流保护，动作电流I O(th)=2.5A （允许电流误差4%），保护时自动 切断输入交流电源。 （10分） （6） I O =2A ，U O =36V 时，输出正弦波电压的THD≤2%。 （15分） （7） I O =2A ，U O =36V 时，变频电源的效率达到90%。 （15分） （8） 其他。 （5分） （9） 设计报告 （20分） 项 目 主要内容 满分 方案论证 设计与论证，方案描述 3 理论分析与计算 电路结构设计，器件选择，仿真分析 5 电路与程序设计 电路图及有关设计文件 5 测试方案与测试结果 测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 5 设计报告结构及规范性 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性 2 总 分 20
采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计
采用DSP TMS320F28335的三相SPW M变频电源的设计 作者：佚名来源：世界电子元器件发布时间：2009-4-27 12:12:32 [收藏] [评论] 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速 度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有 电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。
送给电赛做电源的同学
主攻“电源类”赛题方向的同学注意了： 1. “电源类”赛题近届都有 在9届电子设计竞赛中，电源类赛题有7题：①简易数控直流电源（1994年A题）；②直流稳压电源（1997年A题）；③数控直流电流源（2005年F题）；④三相正弦波变频电源（2005年G题）；⑤开关稳压电源（2007年本科组E题）；⑥光伏并网发电模拟装置（2009年A题）；⑦电能搜集充电器（2009年E题） 比较历届赛题可以看到，“电源类”赛题从DC→AC，而且设计要求是越来越高。例如：2005年G题“三相正弦波变频电源”要求： （1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V； （2）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%； （3）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%； （4）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%； （5）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。 2009年A题“光伏并网发电模拟装置”要求： （1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使 2011年5月17日11:32:51 上传下载附件(1.72 KB) ，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。 （3）DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）。
三相变频电源
三相正弦波变频电源报告 摘要：本系统基于面积等效原理和奈奎斯特定理，采用AC-DC变换的方法，实现了市电到直流电压的转换；采用SPWM逆变器实现本地DC-AC的转换，采用DDS 产生频率可变的SPWM脉冲，实现了本地交流电源的变频；采用MAX197采样、反馈，实现了对本地交流电源有效值的控制以及缺相和过流保护。 关键字：变频电源；三相正弦波；逆变；正弦脉宽调制 Abstract:
三相正弦波变频电源报告 一.方案的选择与论证 1.题目要求及相关指标分析 本题目要求制作以三相正弦波变频电源，输出线电压有效值36V ，输出频率20-100HZ ，各相电压的有效值小于0.5V ，输出负载电流0.5A-3A 时，输出线电压有效值保持在36V ，误差小于5%。基于上述要求本设计采用AC-DC-AC 变换的方法，采用SPWM 控制逆变器实现变频。由于逆变器的开关以及感性、容性负载等对逆变器输出交流信号的延迟较严重，为了及时稳定变频电源的幅度，本设计采用多片A/D 同时采样输出交流信号。 2.方案的比较与选择 1) 正弦波脉宽调制实现方案的选择 (1) 自然采样法 图1 自然采样法 按照SPWM 控制的基本原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称为自然采样法，采用硬件实现时的方框图如图1所示。 图1中三角波发生器负责产生符合要求的SPWM 载波信号（三角波），正弦波发生器产生用户需要频率的正弦波信号，电压比较器在三角波和正弦波的自然交点的时刻实现翻转，控制功率开关器件的通断。 自然采样法生成的SPWM 波形很接近正弦波，若采用软件实现自然采样时需要解超越方程，需要花费大量的时间，难以实现实时控制；若采用硬件实现，为了控制逆变器功率器件的死区，需要很复杂的硬件来延时。 (2) 规则采样法 如图 2 所示取三角波两个正峰值之间的时间间隔为一个采样周期c T ，在三角波的负峰值时刻D t 对正弦信号波采样而得到D 点，过D 点作一水平直线和三角波分别交于A 、B 两点，在A 点时刻和B 点时刻控制功率开关器件的通断。可见A 、B 两点间的时间间隔就是脉冲宽度，则规则采样法得到的脉冲宽度为 ()1sin 2 c r d T a t δω=+ a 为调制度，即为三角波和正弦波的峰值之比，且 01a ≤<。r ω表示正弦信号的角频率。
单相正弦波变频电源
（D题）单相正弦波变频电源 摘要 本设计电路使用NE5532组成一个文氏电桥振荡器，它的特点是起振容易，波形失真很小，频率也很稳定，其震荡频率由电阻电容决定，当电容选定为标准的的104时，电阻为时频率刚好为50HZ左右。用一个可调电位器作为反馈调节电位器，可以调节振荡器输出的正弦波的幅度，从振荡器出来的正弦波分成4路，2路进入由2个NE5532组成的精密整流电路变成馒头波；2路进入由两个NE5532组成的同步波发生电路变成方波。 本设计的载波振荡器的核心是一块NE555时基电路.它实际上是一个高线性度的三角波发生器,三角波频率由电阻电容决定，当三角波的频率约为20K,能满足SPWM调制电路的要求.为确保三角波的线性度,由三极管为电容充放电回路组成恒流源.三角波信号经三极管的射极输出,分别送到SPWM调制器的同相端和反相端.调制电路实际上是为电压比较器,它把20K的三角波信号和100HZ的馒头波信号进行比较,在两个运放的输出端分别输出二路极性相反的SPWM信号。 关键词：SPWM波文氏电桥 H桥
目录 摘要...................................................... (2) 目录........................................................ .. (3) 1 设计任务与要求........................................................ .. (4) 设计任务........................................................ (4) 设计要求........................................................ (4) 2 方法比较与论证........................................................ .. (4) 方案设计........................................................ (4)
三相正弦波变频电源
摘要 本系统是一个交流-直流-交流变频电源。系统以FPGA为控制核心，采用SPWM变频控制技术，实现三相正弦波变频输出。输出线电压有效值为36V，最大输出电流有效值达3A。系统还具有频率测量，电流、电压有效值测量，平均功率测量功能。基于单片机智能化和开关电源高效率的特点,研制出一种以XC164单片机作为核心控制模块的三相正弦波变频电源。本系统同时采用电压反馈电路和电流反馈电路，分别将输出电压和电流反馈至XC164单片机，然后该单片机利用其内部的模数转换器对反馈电压和电流进行A/D转换，同时单片机根据计算出的电压有效值对输出电压进行宏观PID控制，以实现稳幅。采用了实时电压跟踪SPWM技术,使单片机在变频电源系统中得到了有效的应用。实验结果表明该系统具有良好的稳压性能和很小的波形失真,并且能够进行自检测、过流、过压、过热和短路保护等功能。 关键词: 三相 SPWM 逆变变频电源
Abstract The system, based on FPGA, is a AC-DC-AC variable frequency power supply. The technology of SPWM frequency converting control is applied to get the output of three-phase variable frequency sine wave. The real line voltage is 36V and the maximum current（real value）output is up to 3A. The system also includes the following functions like frequency metering, measurements of real voltage and current, and the measurement of the average power. This system adopted voltage feedback circuit and current feedback circuit, output voltage and current respectively XC164 microcontroller, then the feedback to the microcontroller use its internal adc voltage and current of feedback on A/D conversion, and SCM according to calculate the RMS voltage output voltage of the macro PID control, in order to achieve steady picture. Adopted real-time voltage tracking SPWM technology, make SCM in frequency conversion power system got effective application. The experimental results show that the system has good performance and small voltage waveform distortion, and can be carried out since detection, over-current, over-voltage, overheating and short circuit protection function. Key Word:three phase SPWM invert frequency power