单向正弦逆变电源设计

1、单相正弦波逆变电源2015年西安邮电大学第六届TI杯大学生电子设计竞赛设计报告 参赛序号 编号：21参赛题目 单相正弦波逆变电源（B类）参赛队员白进宝、刘森林、郭紫燕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32系统构思3二理论分析与计算31逆变电路42控制电路43SPWM波分析44滤波电路55过流保护电路56单片机供电模块5三硬件设计61.使用IR2011驱动H桥电路72、滤波电路73、过流保护电路7四软件设计81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

2、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0.11A范围内变化，负载调整率SI1%。2系统构思

3、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。单片机产生可变SPWM波LC滤波输出IR2110驱动H桥逆变负载过流保护电路 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11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&

4、#160;、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、

5、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25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（25）T/2=25/2f,由于2f,故RLC(25),取RLC3则C=3/RL5、过流保护电路：其中100K

6、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10K电位器来调整比较基准电压，输出后接100的电阻限流它与后面的220F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程序流程图中断开始中断标志=？ 否清除中断标志SPWM查表读取A/D取样值PI调节修正将修正值给比较寄存器中断返回五、测试方案与测试

7、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1 魏伟. 正弦波逆变电源的研究现状与发展趋势J.电气技术, 2008，(11).2 谈扬宁，朱兆优，王海涛.基于PICFxx单片机控制的正弦波逆变电源J. 电子元器件应用, 2009，(08).3 杨庆江,李晔,包西平. 一种应用于独立光伏系统的新型逆变器J. 太阳能, 2007,(01).4 赵建武. 单相SPWM逆变电源仿真设计J. 辽宁工程技术大学学报(自然

8、科学版),2008,(03).5 张竹，张代润，何易桓，王超. 一种多功能逆变电源的设计与实现J. 电源世界, 2009，(01).6 电力电子技术.廖冬初，聂汉平主编.华中科技大学出版社.2007，（09）.7全国大学生电子设计大赛培训系列教程模拟电子线路设计.高吉祥主编.2007，（05）.diaM100ng 8单片机原理使用教程基于Prpteus虚拟仿真.徐爱钧主编.电子工业出版社.2010，（01）.9C程序设计第三版.谭浩强主编.清华大学出版社.2005，（07）.10信号与系统基础.金波主编.华中科技大学出版社.25006，（05）.11 廖家平，袁兆梅，张治国.基于单片机PWM 控制逆变电源的设计TM.2006，（5）.12 李娜，邵利敏，赵秋霞，郭燕霞.基于16位单片机的逆变电源系统的设计TM.2007，（10）.13 陈晓萍，王念春，马玉龙.基于PIC单片机的SPWM控制技术.2006，（09）.14驱动芯片IR2110的功能简介.电子元器件应用.2006，（08）.15 周俊杰,钱晓耀,陈上挺.一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源TM