正弦波脉宽调制(SPWM)；变频电源；逆变电路；单片机

摘要随着社会发展的趋势和科学技术进步的发展趋势，电力能源供不应求，对能源技术的要求也越来越高。随着新型电力电子器件和控制技术的不断发展，变频电源作为一种清洁，高效，节能，快速的二次能源已经广泛的应用在工业技术和生产生活中。本设计中的单相变频电源的主电路采用交-直-交的电压型变频电路作为主电路，包括整流电路、单相全桥逆变电路和滤波电路组成。采用SPWM技术对逆变电路中开关管的进行控制，实现了对输出交流电压幅值和频率的调节。该设计说明了单相全桥变频电源的原理，描述了变频电源的主电路和每个模块的配置过程，并提供了详细的配置参数计算。本设计采用当前成熟的脉宽调制技术和IGBT控制技术，通过相应的脉宽调制芯片和IGBT驱动芯片构成驱动电路电路。采用简单的51单片机构成控制系统，可以实现对输出交流电幅值和频率的控制。该单相PWM变频电源设计简单，具有电路可靠，使用灵活，基本达到设计要求。关键词：正弦波脉宽调制(SPWM)；变频电源；逆变电路；单片机AbstractWiththetrendofsocialdevelopmentandthedevelopmenttrendofscientificandtechnologicalprogress，thesupplyofelectricenergyisinshortsupply，andthedemandforenergytechnologyisbecominghigherandhigher.Withthecontinuousdevelopmentofnewpowerelectronicdevicesandcontroltechnology，frequencyconversionpowersupplyasaclean，efficient，energy-saving，fastsecondaryenergyhasbeenwidelyusedinindustrialtechnologyandproductionandlife.Themaincircuitofthesingle-phasefrequencyconversionpowersupplyinthisdesignadoptsAC-DC-ACvoltagetypefrequencyconversioncircuitasthemaincircuit，includingrectifiercircuit，single-phasefull-bridgeinvertercircuitandfiltercircuit.SPWMtechnologyisusedtocontroltheswitchtubeintheinvertercircuit，andtheoutputACvoltageamplitudeandfrequencyareadjusted.Thisdesignillustratestheprincipleofsingle-phasefull-bridgefrequencyconversionpowersupply，describesthemaincircuitofthefrequencyconversionpowersupplyandtheconfigurationprocessofeachmodule，andprovidesdetailedconfigurationparametercalculation.BasedonthecurrentmaturepulsewidthmodulationtechnologyandIGBTcontroltechnology，thedrivingcircuitisformedbythecorrespondingpulsewidthmodulationchipandIGBTdrivechip.Asimple51singlechipmicrocomputerisusedtocontroltheoutputACamplitudeandfrequency.Asingle-phasePWMfrequencyconversionpowersupplyissimpleindesign，reliableincircuit，flexibleinuseandbasicallymeetsthedesignrequirements.Keywords:Sinusoidal

pulse

width

modulation(SPWM),Variable

frequency

power

supply,Inverter

circuit,Single

chip

microcomputer目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题研究背景 11.2逆变技术的发展概况 11.3变频技术的发展方向 21.4研究的目的及意义 3第2章脉宽调制技术原理及系统组成 52.1脉宽调制（PWM）的基本概念 52.2正弦脉宽调制（SPWM）技术的实现原理 62.2.1等面积计算法 62.2.2调制法 72.2.3自然采样法 72.2.4规则采样法 72.3两种常见的电压型逆变电路 72.3.1单相半桥逆变电路 82.3.2单相全桥逆变电路 92.4系统组成 10第3章系统硬件组成 123.1整流电路 123.1.1工作原理及波形分析 123.1.2主要参数计算 153.1.3主要参数设计 163.2逆变电路设计 173.3驱动电路的硬件设计 193.4输出滤波电路设计 223.5脉宽调制电路 223.6控制电路设计 243.6.1单片机最小系统 243.6.2数模转换器设计 253.7保护电路设计 263.7.1电流保护 263.7.2电压保护 283.8+5V稳压电路 29第4章系统软件组成 314.1主程序框图 314.2D/A子程序框图 324.3保护子程序框图 33第5章系统仿真 355.1MATLAB软件介绍 355.2MATLAB在变频器中应用及仿真模型 365.3仿真结果 40第6章环境保护分析 45结论 46致谢 47参考文献 48附件 50

ContentsAbstract(Chinese) IAbstract(English) IIChapter1Introduction 11.1researchbackground 11.2developmentofinvertertechnology 11.3developmentdirectionoffrequencyconversiontechnology 21.4purposeandsignificanceofthestudy 3Chapter2PWMtechnologyprincipleandsystemcomposition 52.1basicconceptofPWM 52.2realizationprincipleofSPWMtechnology 62.2.1equalareacalculationmethod 62.2.2modulationmethod 72.2.3naturalsamplingmethod 72.2.4regularsamplingmethod 72.3twocommonvoltagetypeinvertercircuits 72.3.1singlephasehalfbridgeinvertercircuit 82.3.2singlephasefullbridgeinvertercircuit 92.4systemcomposition 10Chapter3systemhardwarecomposition 123.1rectifiercircuit 123.1.1workingprincipleandwaveformanalysis 123.1.2calculationofmainparameters 143.1.3mainparameterdesign 153.2invertercircuitdesign 173.3hardwaredesignofdrivingcircuit 193.4outputfiltercircuitdesign 223.5PWMcircuit 223.6controlcircuitdesign 243.6.1minimumsystemofsinglechipmicrocomputer 243.6.2designofDAC 253.7protectioncircuitdesign 263.7.1currentprotection 263.7.2voltageprotection 283.8+5Vvoltagestabilizingcircuit 29Chapter4systemsoftwarecomposition 314.1mainprogramblockdiagram 314.2D/Asubprogramblockdiagram 324.3blockdiagramofprotectionsubprogram 33Chapter5systemsimulation 355.1introductiontoMatlabsoftware 355.2applicationofMATLABinfrequencyconverterandSimulationModel 365.3simulationresults 40Chapter6environmentalprotectionanalysis 45Conclusion 46Acknowledgement 47References 48Appendix 50第1章绪论1.1课题研究背景21世纪，无论是哪一方面，经济、社会、科技等等，均是在高速发展，但世界的高速发展，却离不开最重要的物质——能源。能源的开发、资源的利用与环境的保护，三者密不可分，如何协调三者的关系尤为重要。在这个高速发展的世纪里，如何有效的节省能源亦或开发新的能源，是当今科技需要解决的重要问题。现实状态下，经济的和社会的发展与有限的资源形成严重的冲突，其主要体现在环境污染、能源短缺、温室效应等问题上。于是，我们开始使用科技的手段来解决这些问题，开发新的再生清洁能源，例如太阳能、风能等作为储量大、方便经济利用、清洁环保的新型能源，大量的应用已经开始，这些资源的利用越来越受到重视，被认为是理想的替代能源。各种逆变器技术变得越来越明显。它的作用是从城市电网或从蓄电池，太阳能电池，燃料电池等获得受污染的固定电压固定频率交流“粗功率”。所获得的电能质量较差的直流原始功率将转换为交流电具有更高的电能质量，更好地满足了用户的负载电压和频率要求。另外，燃料电池和生物电池的技术发展已成为新兴能源中相对较大的比例。1.2逆变技术的发展概况逆变电源的发展分为基于传统意义上的发展阶段与新兴的高科技的发展阶段。我们习惯性的将它分为几个阶段，首先开关产品主要以低速的设备为基准。逆变设备更是开关的频率较低或极低，并且在波形上无法做到趋于完美。处于高科技发展阶段的开关设备逐渐被高速设备所占据，其开关频率也相对较高。软开关技术的大量应用和采用PWM方法作为最基本和主要的控制技术，讲波形进行了改善，并且将体量进行了极大的缩小，这样导致效率逐渐升高。逆变器技术已通过不同阶段逐步发展。不仅如此，消费电子的大力发展使得逆变电源、变频电源在日常生活中的设计逐渐的变得广泛，有很多是大家熟知的设备，当然其中也不缺乏大家陌生的设备以及家用电器，均是有逆变电源的参与。而且，随着社会的进步与发展，汽车的普及率会越来越高，汽车蓄电池供电成为一种方便、应急的电源设备，这时就需要逆变器的参与，将其转换成可使用的交流电。从1990年代初期到现在，国内市场上流行的逆变器的家用电源发生了许多变化。初始的逆变器开关电源是一个自激推挽饱和状态转换器。推挽式功率开关的两个管根据变压器的磁饱和状态或开关管的相对饱和状态进行转换[1]。这种类型的初始饱和状态转换器功率电路效率高，损耗低，并且由于关断时间的延迟时间，基本上很难避免两个管相互导通和截止，因此可靠性极高。最糟糕的从那以后，一些小型制造厂生产了分立的逆变器电源。这些电源使用分立的组件组装并由多谐振荡器控制，励磁转换器的开关管由驱动脉冲控制[1]。尽管减小了由“饱和”引起的损耗，但是不能有效地抑制共模传导现象，并且换向管的破裂仍然不可避免。前两种类型的逆变器电源使用DC/AC转换器的基本电路来生成其波形接近矩形波的AC输出。大功率转换器（包括逆变器）的电路结构均为推挽，半桥或桥式开关电路[1]。用于中小型电源的DC/AC逆变器电池的直流电源。显然，使用串联供电的半桥或桥式电路是不合适的。随着电子功率器件的发展，它以极快的速度在转换器和开关模式电源中流行。生产出基于IGBT的功率、电压控制特性工作的逆变器。IC控制器仅需要使用隔离的功率门。在充电过程中，会发出一定的脉冲宽度，因此可以将开关打开，但其门不会消耗功率。接通开关后，当脉冲下降至低电平时，IC控制器会放大由隔离栅极形成的电容器，以形成吸收电流。这样，不仅转换器电路非常简单，而且IGBT还具有自动电流分配功能，无需添加共享电流电阻。即可并联使用。1.3变频技术的发展方向变频电源已进入超过1/4世纪的实用期。在此期间，电子功率技术和微电子技术迅速发展为变频技术的基础，并且出现了新型的高性能功率电子设备。现今社会，IC的发展几MCU的发展，使得变频电源及你变电源的性价比渐渐升高，而且体积也是越来越小，制造商不断创新。努力实现逆变器电源更大程度的小型化。从技术的角度来看，渐渐随着市场的进一步夸大以及新技术的出现，科技的发展，变频以及逆变技术的趋势会这样发展：a）容量变大，体积变小；b）高性能和多功能性；c）易于操作；d）更长的使用寿命和可靠性；e）不受污染。随着功率半导体器件的创新，大容量，小规格将成为未来的发展趋势。大容量和小规格将再次发展。近年来，工作电压驱动器IGBT输出功率半导体组件的发展趋势迅速，并已迅速进入传统上使用BJT和输出功率IGBT的多个行业。此外，采用IGBT作为开关器件的IPM和单片功率IC芯片在同一封装中集成了功率开关器件，激活电路和保护电路，具有高性能和高可靠性的优点，因为它们的电流增加[1]。随着高压电阻的发展，它将在中小型功率逆变器电源中得到更广泛的应用。随着逆变器电源市场的不断扩大，如何进一步提高逆变器电源的易用性，使普通技术人员甚至非技术人员都能迅速掌握使用方法逆变器电源技术已经成为制造商应考虑的问题。因为只有易于操作的产品才能继续获得新的用户并进一步扩大市场，所以未来的新型变频电源将更易于操作。随着半导体技术的发展和电子电源技术的发展，变频电源中使用的各种组件的使用寿命和可靠性不断提高[2]，这将进一步延长使用寿命以及变频电源的可靠性。在变频电源的推广和应用初期，噪声问题曾经是一个比较大的问题，随着IGBT低噪声变频电源的问世，这一问题已基本解决[2]。人们的注意力已经集中在变频电源对环境的其他影响上，并且它正在不断探索新的解决方案。比方说，使用了二极管进行整流的电路和电压型PWM逆变电路的多种多样的变频电源，由变频电源本身引起的高次谐波会导致变压器的失真。电源的电压和电流，并且会影响连接到同一电源的其他设备。但是，如果在其系统中使用PWM构成的电路，就可以极大程度上解决该问题。尽管由于控制技术和价格等原因尚未推广PWM整流器电路变频电源，但随着变频技术的发展以及人们对环境问题的关注，直到真正的无污染变频电源推出之前，变频电源对环境的影响一直在减小。1.4研究的目的及意义近年来，变频电源已成为电源系统的重要组成部分，其性能直接关系到整个系统的安全性和可靠性，自从变频电源问世以来，它在国内外电源行业引起了广泛的关注，并已成为具有发展和影响前景的高科技产品[3]。大型，笨重，低效率的传统逆变器电源已无法满足要求。现代逆变器电源以其低损耗，高效率，电路简单和性能指标较好等明显优势而受到青睐，已广泛用于电气设备，计算机，电子设备中[3]。但是，由于用于电力的物体的多样性，新颖性和复杂性以及适应不同负载的能力，各种电气设备对电源的需求都在不断提高，因此比一些中小功率的电气设备。团队设计合适的电源可以调节其频率和电压变得越来越重要。因此，研究变频电源的设计与实现具有重要的现实意义。第2章脉宽调制技术原理及系统组成2.1脉宽调制（PWM）的基本概念脉宽调制（PWM）的基本概念：控制方法是控制逆变器电源电路电源开关部分的电源开关，使输出端得到一系列强度相同的单脉冲，这些单脉冲用于代替正弦波形或所需的波形。波形[4]。即，在输出波形的一个半周期内产生多个单脉冲，并且每个单脉冲的等效电路工作频率是正弦波形，并且获得的输出是平滑且低谐波的。每个单个脉冲的总宽度根据某些规范是明确的，并且分配可以改变逆变器电源电路的输出工作电压和输出频率。PWM（脉冲宽度调制）控制系统是一种用于调整脉冲宽度的技术。即，根据一系列单脉冲的总宽度，通过等效电路法获得期望的波形，包括波形的形状和强度。PWM技术的理论基础是采样定理：即，将具有相同单脉冲但外观不同的窄单脉冲添加到惯性力链中，则实际效果基本相同。每个人都将半正弦波形分成N个相同的部分，以生成N个连续的脉冲序列，可以感觉到正弦交流电半波由这种连续的编码序列组成。如果使用相同总宽度和不均匀宽度的相同总数的矩形脉冲来替换先前的脉冲序列，则矩形脉冲的总面积（单个脉冲）与相对正弦波形的一部分相同，矩形脉冲的中心是正弦波形的一部分。图2-1PWM波形图图2-2PWM波形图2.2正弦脉宽调制（SPWM）技术的实现原理我们大家所说的SPWM其实就是一种基于PWM改变调制脉冲模式。脉冲宽度时间占空比根据正弦定律组织，因此输出波形可以是经过适当滤波后的正弦波输出[3]。广泛用于直流和交流逆变器。以SPWM为核心技术的逆变器电路分为电压型和电流型，但是电压型PWM控制器相对成熟，可以执行SPWM的调制和生成。电压SPWM逆变器电路的控制算法如下。2.2.1等面积计算法该程序实际上是对SPWM方法原理的直接说明，用相同数量的矩形脉冲序列（不等幅）替换正弦波，然后计算每个脉冲的宽度和间隔。搜索PWM信号以达到期望的目的来控制开关柜的开关。由于该方法基于SPWM控制的基本原理，因此可以精确地计算每个开关设备的通断时间，其结果波形非常接近正弦波，但存在缺点计算繁琐，内存中的数据占用量大且没有实时控制[4]。2.2.2调制法为了解决等效面积法的不足，提出了一种硬件调制法。原理是将所需波形用作调制信号，并将调制信号用作载波。可以通过调制载波来获得所需的PWM波形，通常将等腰三角形或锯齿波用作载波。如果调制信号波为正弦波，则可以获得SPWM波形。实际上，这种方法非常简单。您可以使用模拟电路形成三角载波和正弦调制波发生器电路，使用比较器确定交点，并控制交点处的开关开关以生成SPWM波[5]。2.2.3自然采样法正弦波用作调制波，等腰三角波用作载波进行比较，并在两个波形的自然交点处控制开关器件。这是自然采样方法。结果是SPWM波形更接近正弦波。但是，由于三角波与正弦波的交点的随机性，由于在一定期间内脉冲中心不是等距的，因此，由于脉冲宽度表达是超越方程式，因此计算麻烦且难以实时控制[4]。2.2.4规则采样法常规采样方法是一种广泛使用的实用工程方法，通常使用三角波作为载体。原理是利用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，然后利用阶梯波与三角波的交点控制器件的开和关，从而实现了SPWM方法，当三角波仅在正弦波的顶点（或底点）时采样时，由阶跃波和三角波的交点确定的脉冲宽度在一个载波周期内（即采样期），此方法称为正则对称采样，当三角波在个载波周期（此时是采样周期的两倍）[4]。不需要对称常规采样。由于三角波调制方法更易于生产，您只需要打开和关闭IGBT进行调制，因此本文采用了上述三角波调制方法。2.3两种常见的电压型逆变电路逆变电路的分类有很多，因为本文主要用到单相电压型的逆变电路，所以这里主要介绍两种单相电压型的逆变电路。2.3.1单相半桥逆变电路图2-3单相半桥电压型逆变电路半桥逆变器电路的示意图如图所示。它有两个桥臂，每个桥臂由一个可控设备和一个反并联二极管组成，在直流侧有两个，对于大容量电容器，两个电容器的连接点成为直流电源的中点，负载连接在直流电源的中点和两个桥臂的连接点之间[5]。设开关器件V1和V当开关元件V1导通时，电容C1上的能量释放到负载RL上，而当V2导通时，电容C2上的能量释放到负载RL上，V1和V2轮流导通时在负载两端获得了交流电能，半桥逆变电路在功率开关元件不导通时承受直流电源电压Ud，由于电容C1和C2两端的电压均为Ud/2（假设C1=C22.3.2单相全桥逆变电路图2-4单相全桥电压型逆变电路图中清晰的给电压型全桥逆变器电路的大概示意图，它具有四个桥臂，可以将其视为两个半桥电路的组合，以桥臂1、4为一对，而桥臂2、3为另一对，一对中的两个桥臂同时点亮，并且两对交替地点亮180°[5]。下面对其电压波形作定量分析。把幅值为Ud的矩形波展开成傅里叶级数得：

u其中，基波的幅值Uo1mUUuo为正负各180°时，要改变输出电压有效值只能通过改变U半桥型逆变电路结构简单，输出交流电压幅值为Um的一半。这就需要在直流侧串联两个电容器，并且在工作时控制两个电容器来进行电压的均衡[5]其输出电压Uo的波形与半桥电路的波形形状相同，也是矩形波，但其幅值高出一倍，Um=Ud简单来说，单相半桥逆变电路输出的电压幅值Um仅为Ud/2，而且这里的直流端口处必须要串联两个电容（或电容器）来均衡电压。而单相全桥逆变电路，是由两个半桥电路组成，输出的电压幅值Um鉴于上述分析，本文逆变电路设计中采用全桥逆变电路。2.4系统组成基于以上分析比较，结合实际设计需求，系统组成如图2.5所示。本系统所涉及模块主要分为两大部分：主电路以及控制回路。主电路是由传统的整流电路、滤波电路，IGBT驱动逆变电路以及输出LC滤波电路构成的。控制回路比较简单，其中包括单片机的运行系统，驱动信号以及电压、电流保护电路构成。2-5系统构成框图（a）本文使用220V/50Hz网络座椅（即市电）输入。（b）整流电路。使用了不可控的单向二极锗管，其主要作用是为了将交流电能转换为直流电能。（c）滤波电路。该电路是为了抑制从上端，也就是不可控的单项二极管出来的直流信号中夹杂的交流波动，并且讲波电压波形被大电容器平滑。（d）逆变器电路。这里使用了全桥PWM控制的逆变电路，能够有效的将直流电能转换为所设定的一定频率及固定电压的交流电能。（e）51内核微控制器。单片机作为控制MCU是整个控制系统的核心部分。需要完成将样本中的模拟反馈信号转换为数字信号，确定PWM发生器的任务，以输出PWM控制信号，并通过显示电路显示最新的系统及运作状态。（f）隔离驱动电路。使用单片机提供PWM波形的输出控制信息，产生对应可识别的触发信号，但这里需要注意的进行强电系统与弱电部分的电气隔离以及接地绝缘[6]。（g）输出滤波电路。本设计在设计时，考虑到输出的不同频率的电能，因为是交流电能的缘故，所以在设计时进行了LC滤波器的设计。（h）检测电路。其功能是为了检测输出的电压值及电流值，并通过一定的转换送回单片机进行处理。第3章系统硬件组成3.1整流电路近年来，由于大多数逆变器（尤其是SPWM逆变器）可以调节电压，因此在诸如AC-DC-AC变频器，整流电路在对电容器进行滤波之后提供直流电源，该电容器用于逆变器和后级开关。该电路适用于低功率单相交流输入，因此本文设计了使用电容滤波的单相不可控整流器电路。a)电路b)波形图3-1电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形3.1.1工作原理及波形分析假设该电路已工作于稳态，同时由于实际中作为负载的后级电路稳态时消耗的直流平均电流是一定的，所以分析中以电阻R作为负载[7]。该电路的基本工作过程是，在u2正半周过零点至ωt=0期间，因<，故二极管均不导通，此阶段电容C向R放电，提供负载所需电流，同时按指数规律下降。至ωt=0之后，将要超过，使得VD1和VD4开通，=，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。设VD1和VD4导通的时刻与u2过零点相距角，则u2如下式所示（3-1）在VD1和VD4导通期间，以下方程成立（3-2）式中，为VD1、VD4开始导通时刻直流侧电压值。将代入并求解得（3-3）而负载电流为（3-4）于是（3-5）设VD1和VD4的导通角为，则当时，VD1和VD4关断。将代入上式中（1-5），得（3-6)电容被充电到时，，VD1和VD4关断。电容开始以时间常数RC按指数函数放电，当，即放电经过角时，降至开始充电时的初值，另一对二极管VD2和VD3导通，此后又向C充电，与正半周的情况一样，由于二极管导通后开始向C充电时的与二极管关断后C放电结束时的相等，故有下式成立（3-7）注意到为第2象限的角，由上两式可得（3-8）（3-9）在已知时，即可由式(1-9)求出，进而可以由（1-8）求出。显然和仅由乘积决定。二极管VD1和VD4关断的时刻，即达到的时刻，还可用另一种方法确定。显然，在达到峰值之前，VD1和VD4是不会关断的。过了峰值之后，和电容电压都准备下降。VD1和VD4的关断时刻，从物理意义上讲，就是两个电压下降速度相等的时刻，一个是电源电压的下降速度，另一个是假设二极管VD1和VD4关断而电容开始单独向电阻放电时电压的下降速度下标表示假设[7]。前者等于该时刻导致的绝对值，而后者等于该时刻与的比值。据此即可确定。3.1.2主要参数计算a)输出的电压平均值空载时，R=，放电时间常数为无穷大，输出电压最大，。整流电压平均值是可以根据许多前辈所推导出来的公式进行计算，但其计算步骤过为繁琐，这里不再计算，根据经验值及部分过程计算值，直接给出与输出到负载的电流平均值IR之间的关系如图3-2所示。空载之时，。重载时，R很小，电容放电很快，几乎失去贮能作用，随负载加重逐渐趋近于0.9U2，即趋近于接近电阻负载时的特性。这里根据电路特性，我们必须选择适当的电容值即C值，使RC，T为交流电源的周期，此时输出电压为（3-10）图3-2电容滤波的单相不可控整流电路输出电压与输出电流关系b)电流平均值输出电流平均值IR为（3-11）在稳态时，电容C在一个电源周期内吸收的能量和释放的能量相等，其电压平均值保持不变，相应地，流经电容的电流在一周期内的平均值为零[7]，又由得出：（3-12）在一个电源周期中，有两个波头，分别轮流流过VD1、VD4和VD2、VD3。反过来说，流过某个二极管的电流只是两个波头中的一个，故其平均值为(3-13)3.1.3主要参数设计a)二极管参数设计通常，整流二极管的选择取决于其电压和电流电压，输入最大电压时，根据最大输出电流要求确定电压和电流水平，并保留1.5至2倍的电压和2至3倍的电流范围[8]。按最大输入电压计算整流桥二极管耐压值，所以V。以下由电路的运行情况来选择二极管电压定额和电流定额，整流二极管上承受的最大反向峰值电压为[8]：V，因此可以选择耐压为400V以上的二极管。 在单相桥式整流电路中，每个整流二极管只导通半个周期，所以流过整流二极管的电流有效值为0.5A，由于二极管电流定额是根据正弦半波电流平均值来定的，且考虑2倍裕量[8]，则整流二极管的电流定额可选为A。b)输入滤波电容的参数计算在许多出版物中，为了选择滤波电容器C，使用了经验公式。滤波电容器C越大，越好[8]。为了使电压波形更平滑，脉动更少，滤波电容器C越大越好。但是，如果不能合理地选择滤波电容器C的值，则滤波电容器C太大时，会出现以下问题：a）尺寸大，投资大，性价比低；b）连接电路时，电路中的输入电流大，容易损坏元件；c）电路转换过程得到扩展，整个系统的速度处于非活动状态[9]。为了解决上述问题，应根据负载电阻和输出电流来选择滤波电容器C的值。适当选择RC值，整流器内阻较小时，整流后的输出电压约为输入电压的1.1〜1.2。滤波电容器的选择与负载的大小有关，负载的大小取决于放电电路的时间常数[9]。一般取RC（3〜5）T/2（T为电源交流电压的周期），从而确定滤波电容的容量为200。滤波电容一般为电解电容。使用时，请注意极性不可颠倒。电容器的耐压应大于实际工作中承受的最大电压。通常为（1.5至2）U1，因此该系统的滤波电容器耐压值取400V。图3-3整流电路3.2逆变电路设计如今，常见的输出功率开关整流器按键包括电流量操纵和工作电压操纵设备。BJT，SCR和GTO由电流控制。因为它们是两种类型的载流子传输，所以降低了点火的工作电压，传输损耗小，输入电阻低。然而，电源的开关频率不高，并且控制电流和输出功率的量较大。控制回路很复杂，关键是要在大功率的地方使用它。IGBT，IGBT等常用于压控机械设备。它们具有高功率开关频率，高输入电阻，低工作输出功率，光耦合器电路简单，工作温度范围大以及抗辐射工作能力强的特点。火力发电厂降低了。如果压降超过电流控制量，驱动器将消耗更多。在压控元件中，IGBT具有出色的特性。它结合了IGBT和IGBT的优点：不仅具有输入电阻高，速度快，耐热性好，光耦合器电路简单的优点，而且还具有底部电压和导通状态的优点。电阻器的高电压取决于选择IGBT作为开关电源管。IGBT根据规则的开和关操作开关电源的输出，然后获得开关电源的预期外部和动态特性。它是开关电源的关键组件，其可靠性和安全系数对于开关电源的可靠运行特别重要。选择IGBT时，应考虑额定电压和额定电流，并且电流量应基于特定电源电路中较大的额定电压等因素。标称电压应考虑电网的最高工作电压值，工作电压的允许波动范围，由开关电流引起的最高工作电压等。一般的工作电压称为裕度的两倍，即（VM，IGBT中的最大工作电压）。除了遵守所描述的性能参数外，还有两个主要条件：第一个要素是，在待机期间（包括所需的负载标准），集电极结的较大电流必须在安全的生产工作范围内隔离开关的数量（即小于额定电压IC的两倍）；第二个因素是要持续保持IGBT结温的公差。（125℃或150℃）以下。a)IGBT的额定电压VDSR的选择计算时要考虑到电网电压波动，取波动系数Kb为1.1，安全系数为1.1，则直流输入的最大电压为[10]：376.4V在IGBT工作过程中关断阶段承受的电压最大，设计时要以关断峰值电压为依据，关断时的峰值电压为：641.15V其中，1.15为过压系数；150为电感引起的尖峰电压[10]。而IGBT的额定电压实际选取中要比Up大一些。b)IGBT的额定电流电源的额定输出电流Ion为1A，由此可知流过每个IGBT的平均电流为I=1A。IGBT的额定电流是25℃条件下的额定值：=A。其中，为峰值系数；1.5为过载容量系数；1.4为的减小系数。额定电流根据管子电流等级按10A选取。全桥逆变器电源电路的关键应用是IGBT（栅栅晶体晶体管），它具有IGBT输入电阻高和GTR电压降低的优点。GTR饱和状态的工作电压降低，电流传输密度大，但工作电压大；IGBT驱动器的输出功率不大，功率开关速度快，但点火电流很大，电流密度不大。IGBT结合了前两个组件的优点，驱动器的输出功率小，饱和状态下的工作电压降低。它特别适用于交流电压为600V或更高的转换器系统软件，例如交流电动机，软起动器，电源变压器，照明灯电源电路，牵引带控制器等行业。开和关状态Q1和Q3是互补的，开和关状态Q2和Q4也是互补的，因此SPWM波控制Q1和Q3交替地打开或关闭，从而使波形单极SPWM在全桥逆变器电路上发射。波幅是直流母线电压，可以通过添加电抗器滤波器获得。图3-4逆变电路3.3驱动电路的硬件设计如图3-4所示为基于IR2130的逆变驱动电路。IR2130芯片的引脚HIN1、引脚HIN2、引脚HIN3，引脚LIN1、引脚LIN2、引脚LIN3作为IGBT的输入的驱动信号与脉宽调制波产生电路连接。图3-5逆变驱动电路IR2130集成式IC可用于处理总相电压不超过600v的电路的功率栅极组件。它具有内置的过流，过压和欠压保护，可以避免并正确引导互联网。客户可以方便地维护功率门控制板的防爆开关管。结合内部启动的技术应用，可用于高压系统软件或同一桥臂上的两个功率电子设备的栅极控制板的数据信号中，导致2us的锁定时间延迟，以避免上臂和下臂的射击。它的工作电压和电源范围在3至20v之间，并且内部设计还必须通过电流单位功率器件的电流放大器与电路设计之间的线性关系，以确保电路的单位体积。三个内部通道的高电压和低电压。该控制器可以单独使用，并且只能使用三个内部低压控制器。输入信号支持TTL和CMOS电平。图3-6IR2130引脚图IR2130芯片引脚如图3-6所示。VB1〜VB3：浮动电源连接端子，通过启动电容器为三个上臂功率管的控制器提供内部浮动电源，而VS1〜VC3是对应的浮动电源接地端子。HIN1〜HIN3，LIN1〜LIN3：变频器上下臂功率管驱动信号输入端子，低电平有效[11]。ITRIP：过电流信号检测输入端子，可以完成过电流或通过输入电流信号的保护[11]。CA-，CAO，Vso：内部放大器的反相端，输出端和同相端可用于完成电流信号的检测[11]。HO1〜HO3，LO1〜L03：逆变器上下桥电源断路器控制器的信号输出端子。FAULT（故障）：过电流保护输出端子，直接短路，过压，欠压，该端子提供故障保护指示信号[11]。它是芯片内部的漏极。Vcc，Vss：芯片电源连接端子，Vcc连接到正电源，Vss接地。过电流保护：DWI和R1电流检测元件可以发送Im9引脚输入的过电流检测信号。当外部过电流或端子电压大于0.5v时，内部保护电路IR2130会以低功率导通其输出信号，从而总体上切断了功率器件驱动器。同时，引脚8IR2130FAULT进入低电平故障报警LED，该LED还输入前一级的阻塞脉冲以形成链接控制电路的输出。逻辑锁定：当电流控制电路的脉冲出现逻辑错误时，接收功率分量IR2130位于桥臂的同一高压侧和低压侧。水平避免桥臂交叉的情况。3.4输出滤波电路设计整流器后的直流电流输出电压波动很大，无法立即施加。为了减少通信量，通常将滤波电路连接在逆变器电路的后面。滤波器电路的日常工作是滤波器从整流器后的单边脉动饮料AC电压到平滑DC电流的谐波失真。系统软件电源电路中使用了功率电容器滤波电路，并且在桥式整流器电源电路之后立即串联了滤波功率电容器C。由于功率电容器的能量存储技术，输出交流电压波形更平滑，饮料脉动部分减少，并且输出交流电压的平均值扩大。功率电容器滤波电路可用于以很少的脉动饮量获得交流电压。图3-7输出滤波电路图a)输出滤波电感参数的计算选择电感器时，电感器电流必须连续，直到输出最小指定电流（通常为额定电流的1/10）为止。一个重要条件是，在开关周期结束时，电感器电流降至零。在这种情况下，此时的直流电流应等于电感器电流峰值的一半。b)输出滤波电容参数计算假设纹波系数要，由于该电源额定输出电压为220V，则输出电压的纹波幅值out<0.44V，考虑到功率开关管开/关造成的电压尖峰，可令输出电压的交流纹波为100mV，而I0=1A，最小的输出电容可用下式计算[12]：I0：输出电流；：允许的输出电压纹波峰峰值；：工作频率。这样算出的电容是最小值，考虑到实际要求，选择适合的输出滤波电容[12]。3.5脉宽调制电路适用于DC-AC。单极环形变压器的变压器转换架构，外部12MHz晶体振荡器电路，超紧凑的纯正弦波形50Hz或60Hz逆变器电源专用集成IC，可完成高精度，帧损耗和谐波电流。直流变频模块详细工作的全过程在下面详细描述。直流变频模块如图3-8所示。图3-8变频控制模块芯片电源VCC由U78L05输出，并通过常规滤波电容，这里的滤波电容必须是成对存在，以适应不同的杂波。这样可以提供+5V电能。一种特定的控制方法将PWMTY引脚设置为高电平以表示PWM负输出，并且当死区电平为相同的高电平时（例如，光耦合器器件（如TLP250）的阴极驱动）施加输出。通过DT0、DT1接高电平代表PWM输出上、下功率管死区时间为1.5us。电流保护模块控制引脚SPWMEN输出使能通过端子，“1”启动SPWM输出，“0”关闭SPWM输出。如果Ifb检测到输出负载电流过大，则SPWMEN被禁用并且SPWM输出关闭，逆变器将停止[12]。MCU在控制模块的输出时会进行一定的计算，这样通过相关的复用引脚就可以调节不同频率差，EG8010芯片的16引脚连接到微型计算机控制输出的Vout。通过控制反馈输入的Vfb引脚来调整正弦波输出电压。可以通过设置FRQSEL1（引脚19）和FRQSEL0（引脚18）来改变输出电压的频率模式；FRQSEL1为高电平，而FRQSEL0为低电平，因此输出频率范围0-100Hz由FRQADJ引脚调节[12]。将MODSEL设置为低电平将导致单极性调制。将VVVF设置为低电平以使其进入频率转换和恒压模式。SPWMOUT引脚功能：SPWMOUT1：右桥臂上管的SPWM输出对于单极性调制，此引脚用作右桥臂上管的默认输出[12]。SPWMOUT2：右桥臂小腿的SPWM输出对于单极性调制，此引脚用作右桥臂小腿的默认输出[12]。SPWMOUT3：左管臂上管SPWM输出，该引脚在单极性和双极性调制中用作左桥臂SPWM调制输出[12]。SPWMOUT4：左桥臂的小腿SPWM输出在单极性和双极性调制期间，此引脚用作左桥臂SPWM调制的输出[12]。3.6控制电路设计控制电路主要使用51单片机作为控制芯片，用来控制EG8010的频率变化。由于考虑到本设计的成本以及技术成熟程度，本设计采用AT89C52单片机进行控制回路的设计，该单片机具有集成度高，价格便宜以及开发程度较高的优势。3.6.1单片机最小系统单片机系统主要包括复位电路和晶体振荡器电路。单片机的复位电路就像计算机的重启部分。如果计算机在使用过程中崩溃，请按重新启动按钮从头开始在计算机内部启动程序。单芯片计算机也是如此。当单片机系统正在运行并且由于环境干扰而终止程序时，按下重置按钮将自动从头开始在重置按钮内启动程序。单片机Y1的最小系统晶体振荡器可以使用6MHz或11.0592MHz，并且在正常工作条件下可以使用高频晶体振荡器。51单片机中最小的系统晶体振荡器具有单个振荡频率。它直接影响芯片微型计算机的处理速度。AT89C52单片机的最小系统如图3-9所示。图3-9单片机最小系统电路3.6.2数模转换器设计该数模转换器选择DAC0832，这是一种具有8位采样频率的D/A转换芯片，并且1位精度为19.5mV（5V/256）。这次，电路选择直通模式。即WR1，WR2，XFER，CS均接地，ILE接高电平，适用于连续反馈控制线[13]。D/A转换结果以电流形式输出，并且必须输出相应的模拟电压，并且该功能可以通过具有高输入阻抗的线性运算放大器来实现。运算放大器的反馈电阻可以参考通过RFB端子的片上固有电阻，也可以将其外部连接。以下是电路图和电路图的简要分析[13]。本设计的数模转换器电路如图3-10所示。图3-10数模转换器电路数模转换器电路分析：数模转换器的数据输入端子D0至D7分别连接至MCU端口P20至P27，WR1，WR2，XFER和CS均接地，并且ILE连接至高电平。如果数据输入端子D0至D7全为“1”，则输出Iout1最大，而如果D0至D7全为“0”，则Iout1为0，并且P2端口输出的所有数据都是通过运算放大器应输出的电压值。通过模拟测试获得。具体计算方法举例：比如想要输出90Hz的频率，MCU控制引脚P2端口的输出数据为0xb2；此时，由于反馈电压为6.49V，因此电压精度=反馈电压/256=2.535mV，数模转换器的输入数据被转换为二进制10110010，并转换为十进制数字178。输出电压可以计算为Vout=178*2.535mV=4.5V，并且EG8010频率调整与频率调整引脚的电压成线性关系，因此此时输出电压的频率应为90HZ。3.7保护电路设计3.7.1电流保护1.电流保护的意义许多电子产品的额定电压不能超过额定电压，否则机器和设备会着火。结果，一些设备已经制造出当前的维护控制模块。当电流量超过设定的电流量时，机器设备将自动关闭以维护机器设备。过电流维护键包括过电流保护和过电压保护两种类型。过电流保护的特征是要设置大量电流并立即采取措施。电磁感应电流发送（或汽车继电器）和保险丝通常用作过电流保护组件。过压保护的特点是设定电流小，工作时间相反。热继电器和电磁感应电流继电器通常用作过压保护组件。2.电流保护的设计EG8010芯片的IFB引脚测量逆变器的输出负载电流，该电流主要用于过流保护检测和电流采样反馈部分，出于某种原因，该引脚内部的参考峰值电压设置为0.5V过流检测延迟时间600mS，如果负载电流高于逆变器的负载电流，则EG8010将SPWMOUT1至SPWMOUT4输出为“0”或“1”电平，并根据引脚PWMTYP的设置状态关闭所有功率IGBT，以使输出电压升高[17]。用于保护过载。当过电流保护开始时，EG8010在16S之后关闭功率IGBT，然后再打开功率IGBT以确定负载的过电流状态。功率管的解锁和打开周期为100mS。在释放时间的100mS之内判断过电流事件，如果仍然存在过电流事件，则EG8010将关闭所有功率IGBT，将输出电压降低至低电平，然后等待16S再次释放，如果释放后正常运行超过1分钟，则清除了过电流事件的数量，否则，即使连续5次累积释放，EG8010也会继续发生异常操作，SPWM模块的输出将完全关闭，并再次打开系统电源之后应关闭[17]。电流保护模块模块如图3-11所示。图3-11电路电流保护模块通过采用电压比较器LM393比较分压电压和采样电阻得到的电压调节输出信号得以控制SPWMEN，或者控制SPWM输出信号高低得以保护此电路[14]。具体方法是：保护系统要求该装置负载电流超过2A时关闭SPWM输出，此时采样电阻R29(0.1欧姆)将采集到的电流转换为所获得电压0.2V，所以必须通过R12，R14所分压的接点电压也应该为0.2V，及Vr14=0.2V；所以经过公式Vr14=VCC/(R14+R12)*R14，取R12为10K，则R14就为417R。只当这样，当输出负载电流超过2A时，LM393电压比较器才能输出低频来操纵SPWMEN，以关闭SPWM输出，从而促使维护所有系统软件[14]。除了保持电流量外，EG8010集成IC的IFB引脚还用于精确测量逆变器电源（电压跟随器除外）的输出负载电流量。该键用于过流保护检查和当前体积采样意见的反馈。当超过本设计的电源负载电流之刻，EG8010芯片就会起引脚也就是PWMTYP的设置将SPWM的输出引脚，SPWMOUT1\SPWMOUT2\SPWMPUT3\SPWMOUT4输出为“0”或“1”脉冲信号，关闭所有输出功率IGBT，并将输出电压设置为低电平频率。该功能是关键维护功能的输出功率。3.7.2电压保护首先，电压保护电路越简单越好，EG8010在其内部集成了过压以及欠压保护模式，这无疑使设计变得相对简单以及可靠。以下是电压保护电路图的简要分析。电压保护模块如图3-12所示。图3-12电压保护模块另一方面，随着该引脚上的电压降低，芯片输出电压也会升高。EG8010集成了IC工作电压反馈，可解决根据VFB引脚对软启动器输出的交流电流进行准确测量，准确测量最高反馈工作电压和内部参考正弦波形最大工作电压3V的情况，并相对于数据错误电压值。当工作电压上升时，该引脚上的工作电压也将上升。估计内部电源电路的误差后，调整强度指标以投资乘数指标以降低输出电压，然后完成整个调整过程R16，R17，R19作为分压电阻，C25作为滤波电容使反馈输入电压平滑无谐波，通过调节可变电阻的大小可以通过芯片内部电路改变输出电压的幅值。过压保护以及欠压保护：EG8010内部设置了过压和欠压保护，当测得的峰值电压反馈大于3.15V或小于2.75V时，过压保护设定值3.15V延迟时间为300mS，欠压保护设定值2.75V延迟时间为3S银针（9）在PWMTYP的设置状态下，将SPWMOUT1至SPWMOUT4输出为“0”或“1”电平，关闭所有电源，并将输入电压保持在低电平。经过过压和欠压保护后，EG8010在8S之后释放功率IGBT，然后再次打开功率IGBT以确定输出电压[15]。功率IGBT的导通和关断时间为100mS，在100mS的释放时间内确定过压或欠压事件。如果仍然存在过压或欠压事件，则EG8010将关闭所有功率IGBT，将输出电压降低至较低水平，然后再次等待8S释放。如果正常操作在释放后超过1分钟，则EG8010会清除过压或欠压事件的次数[15]。否则，EG8010在连续5次释放后将无法正常关闭，并且SPWM模块的输出将完全关闭，因此您需要在重新打开系统电源后将其关闭[15]。3.8+5V稳压电路由于本设计中的许多芯片，诸如D/A芯片、MCU以及驱动芯片等等，保证他们正常工作的电压均在+5V，故本系统设计了所需要的+5V稳压输出电路。如图3.X所示：LM7805是三端稳压器集成电路芯片。LM78系列三端稳压器IC用于形成稳压开关电源。需要很少的外部现场组件。电源电路内部还有过电流，过热和调节管维护电源电路。可靠，方便，价格低廉。其负载电流达到1.5A而且输出纹波极小，完全满足本设计的需求，输入的宽电压范围无疑大大的降低了设计难度，并提高了系统的可靠性。本设计前端由于是直流输入，使用一颗104电容滤波完全满足，后端分别采用典型值电容器1uF和0.1uF并联，可最大程度的满足输出电压的要求。图3-13+5V稳压电路

第4章系统软件组成4.1主程序框图如图4-1为控制逻辑的主程序框图，首先启动单片机，进行启动复位，此时单片机处于开机状态，然后进行数据的初始化，加载已下载的程序，然后单片机内部会根据前面的计算进行设定值的写入。随后，单片机会进行设定值的检查，这一步是为了确保变频系数的输入正确，从而确保D/A的输出电压是准确的，如果检测到设定值与预设值是一致的，程序继续向下走，此时的系统状态为运行状态，这时需要去检测电流及电压保护是否被激活，这里设置为定时轮询，如果检测到电流保护或电压保护被激活，此时单片机做出相应反应，对应引脚切断PWM的控制，关闭PWM输出，从而起到保护作用。最后将执行状态送入采样子程序，整个逻辑完成。图4-1主程序框图4.2D/A子程序框图启动D/A模块的工作流程如下：D/A模块是主程序的采样子例程。安全通道详细地址000首先被ALE数据信号锁存，然后根据START合理地开始D/A转换。换句话说，MOVX起作用。DPTR，将命令转换为WR数据信号，检查ALE和START，锁存安全通道号，然后才开始D/A转换。在执行D/A转换后，EOC端子推动一个正脉冲以搜索微处理器并实现MOVXA。DPTR被转换为/RD数据信号以验证OE端子，并输出锁存器3状态门和8位数据打开。信息由微处理器加载。框图如图4-2所示。图4-2D/A子程序框图4.3保护子程序框图本设计的保护子程序完全是基于单片机的内核以及WE8010的保护机制进行的。这里不难看出通过EG8010的保护机制，我们可以有效、可靠以及简便的得到其过压、欠压、过流等等的保护信号。逻辑设计时，先是预置了标志位，然后进行T0定时器的启动，当然这里的定时器启动是需要一定时间的，在这段时间过后，MCU进行再次检查，确认保护信息，如果保护信息消失，则忽略输出，不做任何动作；当保护信息仍然存在时，上报并确认给MCU，做出相应动作；这样可以保证误触发以及系统可靠性。图4-3保护子程序框图第5章系统仿真5.1MATLAB软件介绍MATLAB是英国MathWorks生产的商业服务数学工具。它用于出色的技术测量语言和交互式自然环境中，以优化算法开发和设计，大数据可视化，数据统计分析和数值计算方法，包括MATLAB和Simulink。MATLAB是由2个英语单词组成的排水矩阵实验室的组成，代表排水矩阵加工厂（MatrixLab）。它是英国数学公司宣布的高级云计算平台，主要面向计算机应用程序，数据可视化和交互式编程。对话框的自然环境中集成了许多强大的功能（例如数值计算方法，矩阵计算，科学研究大数据可视化，离散系统动力学模型系统软件建模和仿真），易于使用。许多科学研究必须进行科学研究，工程建筑设计方案和有效的计算机技术。业界清楚地提出了一个多方面的解决方案，并消除了传统的非交互式计算机语言（例如C，Fortran）编写方法，这意味着国际电子计算机手机软件的卓越水平。MATLAB，Mathematica和Maple也被称为三个重要的数学软件。科学研究和数学技术系统中最好的数值计算方法。MATLAB可以执行矩阵运算，绘制分流孔和数据信息，改进优化计算方法，创建操作面板并连接其他计算机语言的程序流程，主要用于建筑项目计算，控制方案设计，数字信号处理和通信，图形图像处理，信号测试和计费。用于模型设计。及其分析等行业。MATLAB的图像处理系统软件为客户提供了多种功能，可通过数据可视化项目价值。MATLAB2018A具有一组用于开关电源系统的软件控制模块。根据图形化编程电路设计手机软件。无需编写自己的程序。在日常任务窗格中，绘制模拟仿真电源电路以进行模拟仿真科学研究。如图5-1为BlockLibrary。图5-1BlockLibrary5.2MATLAB在变频器中应用及仿真模型如图5-2所示，是单相高频电源的仿真框架图。在仿真模拟计划中双击一个组件，以获取每个组件的属性设置。更改每个新项目的价值，然后操作并根据数字示波器显示每个总更改的信息，以进行比较和科学研究。在模拟的自然环境中，客户可以创建系统软件的直观物理模型，基于简单的鼠标按钮进行模拟，并将理论基础研究与工程项目实践活动有机地结合在一起。图5-2仿真模型所有仿真图均由电路系统模块库的组件组成。该组件的直观连接类似于真实的主电源电路。关键包括整流器链接，直流链接，逆变器电源链接，控制器更改，坐标转换模块，SPWM。建立连接。所有此类组件均根据提示框进行设置，因此客户可以轻松选择组件的类型并设置主要参数。仿真模型中整流电路对应的模型如图5-3所示。图5-3整流电路模型当电路中没有负载时，输出电压可以达到接近于310V，调节输出滤波电容值，可以使输出电压波形是一条稳定的直流电压。输入交流和输出直流电压波形如图5-4所示。图5-4整流输出电流-电压波形变频电路中的直流变换为交流的逆变电路模块如图5-5所示。图5-5逆变电路模型模块中上面部分是生成的SPWM控制信号，由载波三角波和调制波正弦波比较所得，其生成的SPWM波如图5-6所示。图5-6SPWM波形5.3仿真结果在MATLAB/SIMULINK2018A环境下对所建立的变频电源系统进行仿真，系统各参数如下：电网电压220V/50HZKp0.5变压器参数220V/50VL0.01H滤波电容5000ufLoad2当调制比a=0.8时，载波比不同时，输出电压电流波形如图5-7、5-8、5-9所示。载波fc=1000Hz，调制波fr=25Hz时，载波比N=40时输出电压电流波形：图5-7仿真波形图（载波比N=40）载波fc=1000Hz，调制波fr=50Hz时，载波比N=20时输出电压电流波形：图5-8仿真波形图（载波比N=20）载波fc=500Hz，调制波fr=50Hz时，载波比N=10时输出电压电流波形：图5-9仿真波形图（载波比N=10）当载波fc=1000Hz，调制波fr=25Hz时，载波比N=40时，调制比a=0.8、a=0.6、a=0.4时，调制比不同时，输出电压电流波形如图5-10、5-11、5-12所示。调制比a=0.8时输出电压电流波形：图5-10仿真波形图（调制比a=0.8）调制比a=0.6时输出电压电流波形：图5-11仿真波形图（调制比a=0.6）调制比a=0.6时输出电压电流波形：图5-11仿真波形图（调制比a=0.4）由此可见，输出交流电压的频率和调制波的频率有关，只要调节调制波的频率即可以改变输出交流电压的频率；输出交流电压的幅值和调制比有关系，当载波比不变时，改变调制比的大小即可以改变输出电压的大小；当载波比比较高时，输出波形相对来说比较光滑，谐波少。

环境保护分析单相变频开关电源是无线电广播，静态数据精度，动态质量，系统软件效率高，声音维护功能方面的过去的变速和变数，非常容易完成自动控制系统和过程管理，极限速度调节，叶栅速度调节，滑差速度调节和液力偶合器速度调节是无与伦比的。它被认为是交流电源最理想，最有前途的调速计划，这意味着过程控制系统的未来发展。在过去的三十年中，变频调速已广泛应用于钢铁，冶金，原油，化工厂，纺织，化纤，轻工，造纸，硫化橡胶，塑料，电力工程，水等制造业。供应公司等。底压电机变频调速的应用已经非常普及和完善。高频电动机变频调速也受到关注并逐步应用。除了出色的调速性能外，交流电动机变频调速还具有显着的特殊效果，例如节省电磁能量和保护生态环境。它是公司技术改造项目和商品升级的理想调速设备。在资源问题上，单相变频开关电源可以节省资源利用成本，提高利用率，并在性能和安全性上有很大提高。通常，安全的平稳运行也是对自然环境资源的一种维护。

结论本文的重点科学研究是单相变频交流电源的原理，以及对单相变频交流电源的频率特性的科学研究。单相变频交流电源的设计包括主电路设计和控制电路设计，采用SPWM控制系统设计累加链式逆变器的电路设计。本文执行的主要任务是：a）在分析变频技术的基础上，分析了单相变频装置的工作原理，并说明了其硬件结构和主要功能。硬件部分主要包括整流滤波电路，桥式逆变器电路，输出滤波电路，检测电路和驱动电路。b）分析了PWM控制的原理和SPWM产生波的方法。本文以脉宽调制芯片EG8010为核心设计了变频电源的控制部分，EG8010是基于EG8010和单片机的功能齐全，功能强大的多功能集成单片机PWM控制器。变频电源控制电路结构简单，调整容易。其中，单片机通过和D/A转换接口实现信号的转换功能。最终本文使用Matlab进行了设计的仿真框图设计以及波形输出，从仿真结果来看，本设计满足预期要求。

致谢本篇论文最终定稿也标志着我的大学四年生涯划上了一句号，四年间我经历了许多，也学会了许多。非常感谢所有教导过我的老师，是他们的教导让我得到了成长，让我在这里学到了受用一生的知识。他们在我迷茫的时候给予我帮助，让我重新振作，不断向前奋斗。在此我要感谢赵晓妍老师，从论文的选题到定稿，从总体方案的选择到细枝末节的算法，每一个环节赵老师都给了我莫大的帮助。在制作期间赵老师严谨的治学态度、渊博的知识和对作品精益求精的要求也深深的感染这我，激励着我。同时我还要特别感谢沈佥曦、吴寒、李晓伟同学在本次设计中对我的大力支持，他们在各自擅