單相正弦波逆變電源設(shè)計(jì)

1、湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱(chēng)： 電力電子技術(shù)題 目：?jiǎn)蜗嗾也孀冸娫吹脑O(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 劉星平 審 批： 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2021年 12 月 19 日設(shè)計(jì)完成日期 2021年12月 30 日 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1 電路功能：1） 有固定直流電源，通過(guò)功率變換高頻逆變得到2050KHz的高頻交流，再經(jīng)高頻整流與濾波，得到所需的直流；2） 電路由主電路與控制電路組成，主電路主要環(huán)節(jié)：工頻整流濾波、功率變換高頻逆變、高頻整流濾波?？刂齐娐分饕h(huán)節(jié)：脈沖發(fā)生電路、脈寬調(diào)制PWM、電壓電流檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)電路。3） 功率變換電路中的高頻開(kāi)關(guān)器

2、件采用IGBT或MOSFET。4） 系統(tǒng)具有完善的保護(hù)2. 系統(tǒng)總體方案確定3. 主電路設(shè)計(jì)與分析1確定主電路方案2主電路元器件的計(jì)算及選型3主電路保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)4. 控制電路設(shè)計(jì)與分析1） 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)2） 功能單元電路設(shè)計(jì)3） 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)4） 控制電路參數(shù)確定二 設(shè)計(jì)要求：1 脈寬調(diào)制信號(hào)由專(zhuān)用集成芯片SG3525產(chǎn)生。2 設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖；3 單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；4 分析所有單元電路與總電路的工作原理，并給出必要的波形分析。5 繪制總電路圖6 寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告； 主要設(shè)計(jì)條件1 設(shè)計(jì)依據(jù)主要參數(shù)1） 輸入電壓：?jiǎn)蜗郉C15V1+15%，單相輸出：AC 0150

3、V。2） 輸出電流：5A3） 電壓調(diào)整率：1%4） 負(fù)載調(diào)整率：1%5） 效率：0.86功率因數(shù)：0.8 2. 可提供實(shí)驗(yàn)與仿真條件 說(shuō)明書(shū)格式1 課程設(shè)計(jì)封面；2 任務(wù)書(shū)；3 說(shuō)明書(shū)目錄；4 設(shè)計(jì)總體思路，根本原理和框圖總電路圖；5 單元電路設(shè)計(jì)各單元電路圖；6 故障分析與電路改良、實(shí)驗(yàn)及仿真等。7 總結(jié)與體會(huì)；8 附錄完整的總電路圖；9 參考文獻(xiàn)；11、課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表 進(jìn) 度 安 排 第一周星期一:課題內(nèi)容介紹和查找資料； 星期二:總體電路方案確定 星期三:主電路設(shè)計(jì)星期四:控制電路設(shè)計(jì) 星期五:控制電路設(shè)計(jì)；第二周星期一: 控制電路設(shè)計(jì)星期二：電路原理及波形分析、實(shí)驗(yàn)調(diào)試及仿真等星期

4、四五:寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙； 星期五下午:辯論及資料整理 參 考 文 獻(xiàn)1石玉，栗書(shū)賢電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)械工業(yè)出版社，1998. 2王兆安，黃俊電力電子技術(shù)第4版機(jī)械工業(yè)出版社，2000.3浣喜明，姚為正電力電子技術(shù)高等教育出版社，2000.4莫正康電力電子技術(shù)應(yīng)用第3版機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5鄭瓊林，耿學(xué)文電力電子電路精選機(jī)械工業(yè)出版社，1996.6劉定建，朱丹霞實(shí)用晶閘管電路大全機(jī)械工業(yè)出版社，1996.7劉祖潤(rùn)，胡俊達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)械工業(yè)出版社，1995.8劉星平電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)校內(nèi)，2007.目 錄第1章 概述51.1逆變電源的開(kāi)展背景51.2設(shè)計(jì)思想5第2

5、 章 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總體思路62.1總體框架圖 62.2 設(shè)計(jì)的原理和思路72.3SPWM控制原理7第3 章 硬件電路的設(shè)計(jì)93.1SG3525介紹93.2 文氏電橋振蕩電路113.3移位電路分析133.4 逆變電路的工作原理分析13第4章 系統(tǒng)的檢測(cè)與分析154.1正弦發(fā)生器局部的調(diào)試154.2逆變局部及整體運(yùn)行結(jié)果15第5章心得體會(huì)17附錄總電路圖18 第1章概述1.1逆變電源的開(kāi)展背景 逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進(jìn)行電能變幻的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。逆變電源技術(shù)是一門(mén)綜合性的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，它橫跨電力、電子、微處理器及自動(dòng)控制等多學(xué)科領(lǐng)域，是目前電力電子產(chǎn)業(yè)和科研的熱點(diǎn)之

6、一。逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域。 逆變電源的開(kāi)展是和電力電子器件的開(kāi)展聯(lián)系在一起的，器件的開(kāi)展帶動(dòng)著逆變電源的開(kāi)展。逆變電源出現(xiàn)于電力電子技術(shù)飛速開(kāi)展的20世界60年代，到目前為止，它經(jīng)歷了三個(gè)開(kāi)展階段。 第一代逆變電源是采用晶閘管SCR作為逆變器的開(kāi)關(guān)器件稱(chēng)為可控硅逆變電源?？煽毓枘孀冸娫吹某霈F(xiàn)雖然可以取代旋轉(zhuǎn)型變流機(jī)組，但由于SCR是一種沒(méi)有自關(guān)斷能力的器件，因此必須增加換流電路來(lái)強(qiáng)迫關(guān)斷SCR，但換流電路復(fù)雜。噪聲大、體積大、效率低等原因卻限制了逆變電源的進(jìn)一步開(kāi)展。 第二代逆變電源是采用自關(guān)斷器件作為逆變器的開(kāi)關(guān)器件。自20世紀(jì)70年代后期，各種自

7、關(guān)斷器件想運(yùn)而生，它們包括可關(guān)斷晶閘管GTO、電力晶閘管GTR、功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET、絕緣柵雙極性晶體管IGBT等。自關(guān)斷器件在逆變器中的應(yīng)用大大提高了逆變電源的性能 第三代逆變電源實(shí)時(shí)反應(yīng)控制技術(shù)，使逆變電源性能得到提高。實(shí)時(shí)反應(yīng)控制技術(shù)是針對(duì)第二代逆變電源非線性負(fù)載適應(yīng)性不強(qiáng)及動(dòng)態(tài)特性不好的的缺點(diǎn)提出來(lái)的，它是最近十年開(kāi)展起來(lái)的的新型電源控制技術(shù)，目前仍在不斷完善和開(kāi)展之中，實(shí)時(shí)反應(yīng)控制技術(shù)的采用使逆變電源的性能有了質(zhì)的飛躍1.2設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)所需單相正弦波SPWM逆變電源的設(shè)計(jì)采用了運(yùn)算放大器、二極管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、電容和電阻等器件來(lái)組成電路。 逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進(jìn)行電能

8、變換的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。通過(guò)對(duì)電路的分析，參數(shù)確實(shí)定選擇出一種最適合的方案。輸出頻率由電壓控制，波形幅值由電阻確定。本設(shè)計(jì)以SG3525驅(qū)動(dòng)芯片為核心，完成了單相正弦波SPWM逆變電源的參數(shù)設(shè)計(jì)，并利用所得結(jié)果，完成了實(shí)際電路的連接，通過(guò)調(diào)試與分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。 第2章設(shè)計(jì)總體思路50Hz的正弦波2.1總體框架圖濾波電路逆變電路輸入15V直流電倒相器鋸齒波發(fā)生器SG3525正弦波發(fā)生器 圖1 總體框圖此次課程設(shè)計(jì)要求輸入15V直流，輸出0150V交流，主電路采用單相橋式逆變電路，對(duì)高頻開(kāi)關(guān)器件常用PWM波控制，要產(chǎn)生正弦波可采用SPWM控制方法，通過(guò)控制電

9、力電子器件MOSFET的關(guān)斷來(lái)控制產(chǎn)生交變正弦波電壓?？刂齐娐分饕獙?shí)現(xiàn)產(chǎn)生SPWM波，設(shè)計(jì)要求選用SG3525電流控制型PWM控制器產(chǎn)生控制脈沖。而SG3525實(shí)質(zhì)上是通過(guò)輸入的兩路波進(jìn)行比擬，輸出比擬后形成的脈沖波，鑒于SG3525的這一特征，可以通過(guò)輸入正弦漫頭波和鋸齒波進(jìn)行比擬得到所需的正弦波控制脈沖。正弦波產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)有多種方法，本次課程設(shè)計(jì)采用555定時(shí)器多諧振電路產(chǎn)生方波經(jīng)過(guò)濾波產(chǎn)生正弦波的方法作為正弦波產(chǎn)生器，再經(jīng)過(guò)整流，使之成為正弦漫頭波。鋸齒波的產(chǎn)生電路比擬簡(jiǎn)單，可以直接利用SG3525內(nèi)部提供的諧振器參加外圍電阻電容產(chǎn)生。此外電路要求輸出的正弦波幅度可調(diào)，此時(shí)就需要使參加的

10、正弦波漫頭波幅值可調(diào)，此可以通過(guò)一加法器使之與設(shè)置電壓相疊加產(chǎn)生電壓可變的正弦電壓。主電路和控制電路的一些中間環(huán)節(jié)都是需要濾波的，由于產(chǎn)用SPWM控制，主電路的諧波成分較少，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的RC無(wú)源濾波。控制電路中的方波要變成較為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，要濾去的諧波成分就要多得多，可以采用有源濾波，且可以通過(guò)積分環(huán)節(jié)使方波變成比擬好的正弦波。由于設(shè)計(jì)出來(lái)的電路是作為電源用的，對(duì)電源電流、電壓檢測(cè)就顯得非常有必要了，可以通過(guò)從電源負(fù)載取出電流信號(hào)作為UC3842的關(guān)斷信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)主電路的限流作用。要實(shí)現(xiàn)電流、電壓的穩(wěn)定，那么可以通過(guò)取出的電流、電壓信號(hào)與控制電路構(gòu)成閉環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了不至使電路結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)

11、雜，只設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的電壓反應(yīng)環(huán)使電壓根本能跟隨給定維持恒定。2.2設(shè)計(jì)的原理和思路電路采用他勵(lì)式,2管雙推動(dòng)輸出脈寬調(diào)制方式輸出電壓為220V,輸出電流2A,有欠壓、過(guò)壓和過(guò)流等多重保護(hù)功能。該正弦波逆變電源控制級(jí)的核心部件是PWM脈寬調(diào)制電路SG3525。2.3SPWM控制原理 逆變電路理想的輸出電壓是圖2-1a正弦波u0=Uo1sint。而電壓型逆變電路的輸出電壓是方波，如果將一個(gè)正弦波半波電壓分成N等分，并把正弦曲線每一等分所包圍的面積都用一個(gè)與其面積相等的等副矩形脈沖來(lái)代替，且矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)正弦等分的中重合，得到如圖2-1b所示的脈沖列這就是PWM波形。正弦波的另外一個(gè)半波可以用相

12、同的方法來(lái)等效?？梢钥闯?，該P(yáng)WM波形的脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，稱(chēng)為SPWMSinusoidal Pulse Width Modulation波形。 圖2-1 SPWM電壓等效正弦電壓 根據(jù)采樣控制理論，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果根本相同。脈沖頻率越高，SPWM波形越接近正弦波。逆變器的輸出電壓為SPWM波形時(shí)，其低次諧波將得到很好的抑制和消除，高次諧波又能很容易濾去，從而可獲得畸變率極低的正弦波輸出電壓。 SPWM控制方式就是對(duì)逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通、斷進(jìn)行控制，使輸出端得帶一系列幅值相等而狂度不相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或者其他所需要的波形。 從理論上講

13、，在SPWM控制方式中給出了正弦波頻率、幅值和半周期內(nèi)的脈沖數(shù)后，脈沖波形的寬度和間隔便可以準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)，然后計(jì)算的結(jié)果控制電路忠各開(kāi)關(guān)器件的通、斷，就可以得到所需要的波形，這種方法稱(chēng)為計(jì)算法。計(jì)算法很繁瑣，其輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化，實(shí)際中很少應(yīng)用。 在大多數(shù)情況下，人們采用正弦波與等腰三角波橡膠的方法來(lái)確定各矩形脈沖的寬度。等腰三角波上下寬度與高度呈線性關(guān)系且左右對(duì)稱(chēng)，當(dāng)它與任何一個(gè)光滑曲線相交時(shí)，即得到一組等副而脈沖寬度正比于該曲線換數(shù)值的矩形脈沖，這種方法稱(chēng)為調(diào)制法。希望輸出的信號(hào)為調(diào)制信號(hào)，接受調(diào)制的三角波稱(chēng)為載波。當(dāng)調(diào)制信號(hào)是正弦波時(shí)所得到的便是SPWM波形

14、；當(dāng)調(diào)制信號(hào)是正弦波時(shí)，等效也能得到與調(diào)制信號(hào)的SPWM根據(jù)前面的法分析，SPWM逆變電路的優(yōu)點(diǎn)可以對(duì)那如下： 1.以得到接近正弦波輸出電壓，滿足負(fù)載需要。 2.整流電路采用二級(jí)管整流，可獲得較高的功率因數(shù)。 3.只用一級(jí)可控的功率環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。4.過(guò)對(duì)輸出脈沖寬度控制就可改變輸出電壓的大小，大大加快了逆變器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速。第3章 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1SG3525介紹 隨著電能技術(shù)的開(kāi)展，功率MOSFET在開(kāi)關(guān)變換器中開(kāi)始廣泛使用，為此美國(guó)硅通用半導(dǎo)體公司推出SG3525。SG3525是用于驅(qū)動(dòng)N溝道功率MOSFET，其產(chǎn)品一推出就受到廣泛好評(píng)。SG3525系列PWM控制器分軍品、工業(yè)品、

15、民品三個(gè)等級(jí)方面。下面對(duì)SG3525特點(diǎn)、引腳功能、電器參數(shù)、工作原理以及典型應(yīng)用進(jìn)行介紹。3.1.1PWM控制芯片SG3525功能簡(jiǎn)介 SG3525是電流控制性型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照反應(yīng)電流表調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比擬器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈的信號(hào)與誤差信號(hào)放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比擬，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)。因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比擬理想的新型控制器。3.1.2SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作特性 圖3-1 SG3525引腳圖圖3-2 SG3525結(jié)構(gòu)方框圖

16、 1.相輸入端(引腳1):誤差放大器的反相輸入端，該誤差放大器的增益標(biāo)稱(chēng)值為80dB，其大小由反應(yīng)或輸出負(fù)載而定，輸出負(fù)載可以是純電阻，也可以是電阻性元件和電容元件的組合。該誤差放大器的共模輸入電壓范圍為1.55.2V。此端通常接到與電源輸出電壓相連接的電阻分壓器上。負(fù)反應(yīng)控制時(shí)，將電源輸出電壓分壓后與基準(zhǔn)電壓相比擬。 2.相輸入端(引腳2):此端通常接到基準(zhǔn)電壓引腳16的分壓電阻上，取得2.5V的基準(zhǔn)比擬電壓與引腳1的取樣電壓相比擬。 3.步端(引腳3):為外同步用。需要多個(gè)芯片同步工作時(shí)，每個(gè)芯片有各自的振蕩頻率，可以分別與它們的引腳4相副腳3相連，這時(shí)所有芯片的工作頻率以最快的芯片工作頻

17、率同步;也可以使單個(gè)芯片以外部時(shí)鐘頻率工作。 4.步輸出端(引腳4):同步脈沖輸出。作為多個(gè)芯片同步工作時(shí)使用。5.振蕩電容端(引腳5):振蕩電容一端接至引腳5，另一端直接接至地端。6.振蕩電阻端(引腳6):振蕩電阻一端接至引腳6，另一端直接接至地端。 7.放電端(引腳7):Ct的放電由5、7兩端的死區(qū)電阻決定。8.軟起動(dòng)(引腳8):比擬器的反相端，即軟起動(dòng)器控制端(引腳8)，引腳8可外接軟起動(dòng)電容。 9.補(bǔ)償端(引腳9):在誤差放大器輸出端引腳9與誤差放大器反相輸入端引腳1間接電阻與電容，構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器，補(bǔ)償系統(tǒng)的幅頻、相頻響應(yīng)特性。 10.鎖端(引腳10):引腳10為PWM鎖存器的一個(gè)輸入

18、端，一般在該端接入過(guò)流檢測(cè)信號(hào)。 11.沖輸出端(引腳11、引腳14):輸出末級(jí)采用推挽輸出電路，驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)功率管時(shí)關(guān)斷速度更快。 12.地端(引腳12):該芯片上的所有電壓都是相對(duì)于引腳12而言，既是功率地也是信號(hào)地。13.挽輸出電路電壓輸入端嶼1腳13):作為推挽輸出級(jí)的電壓源，提高輸出級(jí)輸出功率。14.片電源端(引腳15):直流電源從引腳15引人分為兩路:一路作為內(nèi)部邏輯和模擬電路的工作電壓;另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生5.1V土1的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。 15.準(zhǔn)電壓端(引腳16):基準(zhǔn)電壓端引腳16的電壓由內(nèi)部控制在5.1V土1?？梢苑謮汉笞鳛檎`差放大器的參考電壓 3)SG3525

19、脈寬調(diào)制器的特點(diǎn) 1.工作電壓范圍寬:835V。 2.5.1V士1%微調(diào)基準(zhǔn)電源。 3.振湯器上作頻率泡圍覓:l00400kHz。 4.具有振蕩器外部同步功能。 5.死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 6.內(nèi)置軟起動(dòng)電路。 7.具有輸入欠電壓鎖定功能。 8.具有PWM鎖存功能，禁止多脈沖。 9.逐個(gè)脈沖關(guān)斷。 10.雙路輸出(灌電流啦電流):500mA(峰值)。3.2 文氏電橋振蕩電路硬件電路由三局部組成如圖3-3圖3-3 硬件電路組成圖正弦波發(fā)生器由兩局部組成。前半局部為RC串并聯(lián)型正弦波振蕩器，后半局部為移位電路，最終將正弦波信號(hào)加在SG3525的輸入管腳。圖3-4為設(shè)計(jì)所選正弦信號(hào)發(fā)生裝置的電路圖圖3-4

20、正弦波信號(hào)發(fā)生器如圖3-4所示，電阻R6左邊是由Ua741和文氏電橋反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)組成的正弦波震蕩電路。R4、C1與R5、C2組成文氏電橋的兩臂，由他們組成正反應(yīng)的選頻網(wǎng)絡(luò)；文氏電橋的另外兩臂由R1及R2、R3、RP1組成，是Ua741的負(fù)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，它們與集成運(yùn)放一起組成振蕩電路的放大環(huán)節(jié)。整個(gè)震蕩條件主要由這兩個(gè)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)決定。振蕩電路為RC串并聯(lián)的選頻網(wǎng)絡(luò)，其振蕩頻率可由f=1/2*pi*RC計(jì)算。為使文氏電橋振蕩電路滿足起振條件，必須要求A3即R12R2，即是在本電路忠的R2+R3+RP22R1。因此，在運(yùn)放的線性區(qū)間內(nèi)電路不可能滿足恒幅度平衡條件，只有當(dāng)運(yùn)放進(jìn)入非線性區(qū)后，電路才能滿足幅

21、度平衡條件，因而輸出電壓信號(hào)將會(huì)產(chǎn)生非線性失真。為了減小非線性失真，應(yīng)使電路的放大倍數(shù)A盡可能接近3.但是這樣將使振蕩電路起振調(diào)錢(qián)的裕度很小，當(dāng)電路工作條件稍有變化時(shí)就有可能不起振。如果放大電路的負(fù)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)采用非線性元件，它能夠在輸出信號(hào)較小時(shí)確保A足夠大使電路容易起振；并且隨著輸出信號(hào)逐漸增大A能逐漸變小，也能夠在運(yùn)放進(jìn)入非線性以前使電路滿足幅度平衡條件，這樣就可以獲得即穩(wěn)定而又不失真的正弦波輸出信號(hào)。本電路中參加了兩個(gè)二極管進(jìn)行穩(wěn)幅，它是利用二極管的非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反應(yīng)的強(qiáng)弱來(lái)維持輸出電壓的恒定。如果起振A3，那么振幅將逐漸增大，在振蕩過(guò)程中VD1、VD2將交替導(dǎo)通和截止，總有一個(gè)處于正向

22、導(dǎo)通狀態(tài)的二極管與電阻并聯(lián)，由于二級(jí)管正向電阻隨電壓增加而下降，因此負(fù)反應(yīng)隨振幅上升而增強(qiáng)，也就是說(shuō)A隨振幅增大而下降，直至滿足振幅平衡條件為止，并維持一定得振幅輸出。因此調(diào)節(jié)RP1可以改變振蕩的幅值以獲得最小失真?？偟膩?lái)說(shuō)，使用二極管做穩(wěn)幅電路簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，雖然波形失真可能較大，但適用于這種要求不高的場(chǎng)合。文氏電橋正弦波振蕩電路可以很方便的改變振蕩頻率，頻率的調(diào)節(jié)范圍也很廣，目前許多的振蕩電路都采用這種形式的電路。另外，RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率與RC的乘積成反比，如果希望參加它的振蕩頻率，勢(shì)必減小R和C的取值。然而減小R將使放大電路的負(fù)載加重，減小C也不能超過(guò)一定限度，否那么振蕩頻率將受寄

23、生電容的影響而不穩(wěn)定。此外，普通集成運(yùn)放的帶寬較窄，也限定了振蕩頻率的提高。因此，有集成運(yùn)放組成的RC正弦波振蕩電路的振蕩頻率一般不超過(guò)1MHz,本電路輸出正弦波頻率為50Hz，在要求范圍之內(nèi)，所以選取RC正弦波振蕩電路是可行的。3.3移位電路分析 SG3525芯片振蕩產(chǎn)生鋸齒波，鋸齒波的頂點(diǎn)約為3.3V，谷點(diǎn)約為0.9V。正弦信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波需與SG3525產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比擬，所以要將正弦波位移至相應(yīng)位置。圖3-4中，包括R6以?xún)?nèi)右邊的電路為位移電路，電阻R6與變阻器RP3先使前半局部輸出的正弦信號(hào)的幅值降低，調(diào)節(jié)RP3使其變化至需要的幅值范圍內(nèi)然后輸出。電阻R7、R8和變阻RP2的

24、作用是使正弦信號(hào)位移，調(diào)節(jié)RP2使正弦波位移至電路所需位置。其后是一個(gè)帶負(fù)反應(yīng)的運(yùn)算放大器電路。而且上面有個(gè)電容，表示對(duì)某頻率段有較大的負(fù)反應(yīng)作用。運(yùn)算放大器同相輸入端電位為零，根據(jù)電路虛短的原理其反相輸入端的電位也為零，所以當(dāng)輸入電壓小于零的時(shí)候運(yùn)放才有輸出波形。3.4 逆變電路的工作原理分析 逆變電路的主要功能是將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供應(yīng)負(fù)載。本論文所選的逆變電路如圖3-5所示，U=15為直流輸入電壓，當(dāng)開(kāi)關(guān)使VT1導(dǎo)通，VT2截止時(shí)，逆變器輸出電壓U0=U；當(dāng)開(kāi)關(guān)使VT2導(dǎo)通，VT1截止時(shí)，逆變器輸出電壓U0=-U。當(dāng)以頻率fs交替切換VT1和VT2時(shí)，那么在輸出上獲得

25、如圖3-6所示的交變電壓波形，其周期Ts=1/fs，這樣，就將直流電壓U變成的交流電壓U0。U0含有各次諧波，論文是想得到正弦波電壓，那么可通過(guò)LC濾波器濾波獲得。圖3-5 SPWM逆變電路圖3-6交變電壓波形 4 系統(tǒng)的檢測(cè)與分析4.1正弦發(fā)生器局部的調(diào)試 測(cè)試結(jié)果如下：表4-1為文氏振蕩電路電位器RP1和輸出電壓U的關(guān)系。表4-1輸出電壓和電位器RP1的關(guān)系運(yùn)行過(guò)程中振蕩產(chǎn)生的正弦波和位移后的正弦波如圖41、42所示，正弦波的起振幅值為3V，起振時(shí)RP1為1.74K。最大不失真幅值為6V，RP1為5.20K。脈寬調(diào)制SG3525的振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波頂點(diǎn)約為3.3V，谷點(diǎn)約為0.9V。位移后

26、的正弦波應(yīng)調(diào)節(jié)至與其相近。最后RP3的調(diào)節(jié)值為5.28K，RP2的調(diào)節(jié)值為2.03K。圖4-1文氏振蕩電路波形圖4-2移位電路波形4.2逆變局部及整體運(yùn)行結(jié)果由波形發(fā)生器產(chǎn)生一50Hz、幅度可變的正弦波，送人SG3525的第9端，和SG3525的第5腳鋸齒波比擬后，輸出經(jīng)調(diào)制調(diào)制頻率約為10kHz的SPWM波形，經(jīng)過(guò)到相器反相后，得到兩路互為反相的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管VT1、VT2，使VT1、VT2交替導(dǎo)通，從而在高頻變壓器的副邊得到一SPWM波形，經(jīng)過(guò)LC濾波后，得到一50Hz的正弦波，幅度可通過(guò)電位器RP進(jìn)行改變。波形如下列圖43所示。表42為逆變電路中電位器RP和輸出電壓

27、Uo的關(guān)系。表4-2輸出電壓和電位器RP的關(guān)系 SG3525芯片5號(hào)管腳的鋸齒波波形如圖43所示圖4-3 5號(hào)管腳鋸齒波波形SG3525芯片13號(hào)管腳輸出的正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)波形如圖44所示圖44 脈寬調(diào)制正弦波波形輸出的單相正弦波逆變電源信號(hào)波形如圖45所示圖4-5輸出的正弦波逆變電源信號(hào)波形第五章 總結(jié)與心得 為期兩周的電力電子課程設(shè)計(jì)在經(jīng)過(guò)了14天的忙亂之后終于取得了成績(jī)也終于寫(xiě)出了這份報(bào)告?？梢哉f(shuō)這次的課程設(shè)計(jì)取得了成功。剛剛拿到課程設(shè)計(jì)的題目時(shí)真不知道從哪里開(kāi)始動(dòng)手,課題名稱(chēng)里的芯片根本就沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)。通過(guò)上網(wǎng)查找資料和老師給的資料,弄清楚了它的功能,才真正開(kāi)始了設(shè)計(jì)。但這個(gè)東西包括了幾個(gè)局部,所以一定要把握好它的整體設(shè)計(jì)思路,