单相正弦波逆变电源设计原理
单相正弦波逆变电源设计原理
单相正弦波逆变电源设计原理逆变拓扑结构主要有全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑和H桥逆变拓扑等。
其中，全桥逆变拓扑是应用最广泛的一种结构。
其基本原理是通过四个功率开关器件（IGBT、MOSFET等）将直流电源分别与交流负载的两端相连，通过对这四个开关器件进行不同的控制，实现正负半周期交替地对交流负载端进行开关切换，从而输出正弦波形的交流电信号。
控制策略是逆变电源设计中的关键，其主要目标是根据输入直流电源电压的大小和方向，调整开关器件的通断时间，使输出交流电信号能够呈现出正弦波形。
常见的控制策略包括PWM控制策略和SPWM控制策略。
其中，PWM（脉宽调制）控制策略通过对比输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间比例，以保证输出电压信号的波形准确度。
SPWM（正弦PWM）控制策略则通过比较输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间点，以保证输出电压信号的谐波失真程度较小。
滤波电路是为了进一步提高逆变电源输出电压信号的波形质量，减小谐波失真。
其主要由电感、电容等元件组成。
一般而言，设计中采用LC滤波器结构来实现对输出正弦波形谐波成分的滤除。
滤波器的参数选择与设计是设计过程中的关键环节，通过合理选择滤波器的参数可以实现输出电压稳定，谐波失真小的效果。
此外，逆变电源设计中还需要考虑过温保护、过压保护、过流保护等安全措施，以保证电源的稳定性和可靠性。
这些保护功能通过在逆变电源系统中加入温度传感器、电流传感器以及相应的控制电路来实现。
总之，单相正弦波逆变电源的设计基于逆变拓扑结构、控制策略和滤波电路的原理，通过合理的参数选择和安全措施的设计，可实现稳定、可靠、高质量的正弦波形交流电信号输出。
HT1112单相正弦波稳压逆变器方案
CON2 R1 1K
U1
HC-ALM
C17 103
PC817
D2 1N4148
J2 1
DC-
CAP C00
FU102
30A
FU101 Rj0 30A 10R
IJ-
Rj 1 10R
IJ+
2200 uF/63 V C10 2A
D106 1N4148
VT103 IRF3205
D107 1N4148
VT104 IRF3205
平,当P4=L(低电平时),PWM脚正常输出,不用该功 能时，可通过一个1K电阻接地 5:C3 电容 6:R 1K 7～10:PWM信号输出 11:故障控制，低电平有效，有效时间不低于5us,
有效时PWM输出零电平，可用于短路检测控制 12:稳压反馈输入 13:故障输出应答，高电平有效 14:GND 注:C1,C2:22～33pF
交 流220V反 馈
5
4
680R
R36
C43
100R
222
RH2
1.2K
A
A
Title
Size
C
Date: File:
Number
Revision
19-Mar-2009
Sheet of
E:\赵 佩珍\修改电路图 \HT1112重 新改版\电 源网HDTr1aw11n2.BDyD: B
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2
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● 元器件清单 名称 逆变控制芯片
晶体
基于STM32的单相正弦波逆变器设计
基于STM32的单相正弦波逆变器设计李加升;李稳国;宋歌【摘要】考虑当前光伏发电、风力发电等新能源逆变入网的需要,在比较了现有逆变器的基础上,针对低压小功率的逆变,设计了一种基于STM32的单相正弦波逆变器.该逆变器主要由控制模块、全桥式逆变模块、同步BOOST电路、信号采集与调理模块、信息显示模块、欠压过流保护模块等构成.逆变器采用SPWM正弦脉宽调制,经过IR2104产生两路反相的SPWM波,驱动4个开关管IRF540工作,并利用STM32完成电流/电压采样、调试和液晶显示的数据处理.经实际测式,该逆变器获得了较高的转换效率,较低的输出电压/电流误差.【期刊名称】《湖南城市学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(026)003【总页数】4页(P54-57)【关键词】全桥逆变;同步BOOST;SPWM控制【作者】李加升;李稳国;宋歌【作者单位】湖南城市学院信息与电子工程学院,湖南益阳 413000;湖南城市学院信息与电子工程学院,湖南益阳 413000;湖南城市学院信息与电子工程学院,湖南益阳 413000【正文语种】中文【中图分类】TM464在光伏发电、风力发电等新电源被广泛应用的今天，逆变技术的研究被广泛关注，而低压小功率的逆变电源是电子设备必不可少的部分．随着电力电子技术的发展和对电气设备在性能上的要求，以及不同应用领域对电源的技术要求，各行业对逆变电源的要求也在不断提高．在许多的电子设备中，要求逆变电源系统可靠性高、稳定度好、调节特性优良，而且体积小、重量轻[1-2]．而控制信号产生电路是逆变器的核心，其性能优劣将直接影响整个逆变器的好坏．正弦波脉宽调制(SPWM)是逆变电路的核心技术，目前SPWM的产生方法有很多种，最基本的方法就是利用分立元件，采用模拟、数字混合电路产生SPWM[3-4]．文献[5]提出了一种用数、模硬件电路产生SPWM的方法，此方法硬件电路复杂；文献[6]采用SPWM专用芯片SA828系列与微处理器直接连接生成SPWM，此方法生成的SPWM波形参数受专用芯片限制；文献[7]利用FPGA来生成SPWM波，虽然生成的SPWM波质量性能较好，可以灵活改变输出波形参数，但成本也相对较高．本文采用ARM 公司的32位单片机STM32作为主控芯片对单相正弦波逆变器进行了设计．基于STM32的单相正弦波逆变器方框图见图1．系统主要由STM32主控模块、驱动模块、同步BOOST模块、全桥逆变模块、信息采集模块、欠压过流保护模块及键盘显示模块组成，同步BOOST电路和全桥逆变模块组成系统的主电路．系统由单片机产生一路PWM，经驱动模块功率放大后，变为两路反相带死区的PWM，控制同步BUCK中的两个开关管，实现直流电输出升压．全桥逆变电路由单片机产生的2路反相SPWM波，经过驱动模块后生成的4路SPWM波信号控制．SPWM波控制逆变电路4个开关管的通断，将升压后的直流电转换为交流电[8]．系统采用互感采样将交流输出电压电流反馈给单片机进行PID调节，实现稳压功能．将交流电压信号经过过零比较器后得到同频率的方波，再由单片机进行频率采样显示在液晶屏上，并可通过按键设定交流电输出频率，与采样频率比较后，进行PID调节，实现频率可调．通过控制欠压过流保护模块中的继电器通断，可以实现欠压过流保护．控制模块由STM32芯片及外围电路构成的最小系统，主要用于信号的采集和发出控制信号；数据采样模块以ADS1115芯片为核心，电压互感器和电流互感器采集输出端电压电流并通过BOOST输出[9]；由过零比较器为主要核心构成的定时器捕获模块是为了得到交流输出频率和功率因子；同步BOOST电路使用开关管取代BOOST电路的续流二极管，并用两路反相的PWM驱动；全桥逆变模块通过单片机产生SPWM波控制4个开关管构成全桥式滤波电路，可提高效率；LCD12864模块显示电源的相关主要参数；过流欠压保护模块用于增强电路的安全性，通过检测电源的电压电流，从而控制继电器对整个电路进行保护．STM32单片机拥有512 KB的系统内可编程Flash、112个的快速I/O端口、11个定时器、实时时钟RTC、2个12位的us级的A/D转换器（16通道）、SPI串行端口，以及3种可以通过软件选择的省电模式．单片机主要起到电流电压采样、功率因数测量、信息显示以及过流欠压保护的作用，STM32最小系统部分由晶振电路、复位电路、显示电路组成．单片机最小系统需晶振电路来产生时钟频率．STM32电路采用8 MHz的晶振，CPU最高工作频率可达72 MHz．LCD12864带中文字库的12864内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，其分辨率为128×64，内置8 192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集，利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面．可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示．主电路由同步BOOST电路和全桥逆变电路组成，见图2．系统通过单片机产生PWM波控制BOOST电路升压，将BOOOST输出电压输送到逆变电路，同时利用正弦脉宽调制技术产生SPWM波给逆变电路实现DC-AC．STM32单片机产生1路PWM，经过I2104后变为两路反相带死区的PWM，控制同步BOOST电路中开关管的通断，由电感周期性充放电和后级电容滤波，使电压输出升高．利用电阻取样法将输出电压采集，反馈给单片机与设定值比较得到误差值，再根据误差值进行稳压调节．逆变部分则是由单片机产生两路反相的SPWM波，经过驱动芯片IR2104驱动后变成4路SPWM波分别驱动全桥的4个开关管，通过单片机的定时器功能每隔50 us取正弦波对应的1个占空比值，1个正弦波分为400个点，则逆变后的波形的周期T =50 us*400=20 000 us=20 ms，频率为f =1/T =50 Hz．由此可实现固定输出50 Hz的交流电．为了提高输出电压、电流控制精度，信号采集模块选用16位采样芯片ADS1115进行采样．系统首先通过电压互感器和电流互感器分别将输出电压、电流成比例缩小，再输入AD637将交流输出换算为真有效值后，由ADS1115采样后反馈给单片机．AD采样电路图见图3．欠压过流保护采用继电器控制电路的通断实现保护．单片机将反馈的电压值和电流值与设定值相比较，当电压低于20±0.5 V或高于28±0.5 V、电流超过1.7±0.1A时，单片机的PA.2口发出一个电平，通过对继电器开关的控制来实现对电路的保护，通过软件控制欠压过流保护具有自恢复功能．AD及继电器保护电路图如图4所示．开启总电源，系统进入初始化状态．然后，对输入电流、电压进行采样，若输出电压大于28 V或低于20 V、电流值大于1.7 A，则驱动继电器断开主回路，完成过流保护，5 s后控制继电器使电路正常工作．若电压电流值在正常范围内，则进行稳压调节，并通过液晶显示．本系统的主程序流程图如图5所示．在输入直流电压Us=21.5 ～26.5 V的条件下，使用数字万用表测量交流电压输出，用示波器测量输出电压波形及频率，测量结果见表1．负载采用50 Ω/50 W 可调滑线变阻器，在直流输入电压Us=24 V、负载为5 Ω时，调整输出交流电压为36 V，然后将负载电阻为10 Ω，测量输出电压的变化范围，具体数据参见表3，经计算最大变化范围为0.283 V．负载采用50 Ω/50 W，调整输出电压测出输入输出电压和电流，并计算出效率，具体数据见表3．由表3数据可知，输出效率最低时为83.1%．逆变系统设计时，设计的功能是当检测到当电压低于20±0.5 V或高于28±0.5 V、电流超过1.7±0.1 A时，继电器断开，以实现保护的目的．经实际测试，当电流为1.7±0.05 A时，继电器断开，具备过流保护及自恢复功能．本文设计了一种基于STM32的正弦波逆变器，主要通过BOOST升压，经全桥逆变后，结合SPWM的控制转换为交流电，再进行PID调节，实现稳压功能．结合STM32和LCD12864液晶显示器，实现友好的人机交互界面．利用了过流欠压保护技术，为逆变器提供了有力的安全保障．经组装和测试后，该逆变器能够实现输入直流电压Ui=21.5～26.5 V范围时，输出频率为f0=50±0.5 Hz的交流电压U0=36±0.5 V，输出可调频率20～80 Hz，电能转换效率达83%以上，其他各项指标均达到较为满意的效果．【相关文献】[1]王兆安, 刘进军. 电力电子技术[M]. 5版. 北京: 机械工业出版社, 2013.[2]张凯, 王祥. 基于STM32的新型SPWM逆变电源[J]. 电气自动化, 2012, 34(3): 52-54.[3]吕小涛. 基于DSP的正弦波逆变电源研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2009.[4]王小龙, 陈畅, 龚敏. 一种新型过流保护电路的设计[J]. 电子与封装, 2010, 87(7): 16-19.[5]罗秦. 基于STM32的DC-AC电源设计与研究[D]. 天津: 天津理工大学, 2015.[6]宗荣芳. 基于protel DXP的电路设计仿真[J]. 电子工程师,2005, 31(1): 41-47.[7]江国栋, 徐丽萍. 基于AD型单片机的中功率升压开关稳压电源设计[J]. 南京工业职业技术学院学报, 2009, 9(2): 12-13.[8]高玉峰, 胡旭杰, 陈涛, 等. 开关电源模块并联均流系统的研究[J]. 电子工程, 2011(02): 210-212.[9]付运旭. 高频全桥逆变电源设计与测试[D]. 济南: 山东大学,2012.。
单相正弦波逆变电源设计简易报告
单相正弦波逆变电源设计简易报告一、任务设计并制作输出电压为36V AC 的单相正弦波逆变电源，输入为12VDC 电源，负载为阻性。
结构框图如下图所示。
DC/AC 变换滤波器U iU oI i I o R L二、要求：2.1 基本要求（1）在额定输入电压U i =10~14.5V 下，输出电压U ORMS =36±0.5V ，频率0.5Hz 50±=O f ，额定满载输出功率50W ；（2）输出正弦波电压，THD ≤3%； （3）满载情况下，逆变效率η≥83%；（4）具有输入过压、欠压保护功能，欠压保护点9±0.5V ，过压保护点16±0.5V 。
当满足过压、欠压条件时，关闭输出；（5）输出过流保护功能，动作电流I o =1.6±0.1A 。
2.2 发挥部分（1）进一步提高逆变器效率，η≥95%； （2）输出正弦波电压THD ≤1%； （3）输出频率可调20~100Hz ；（4）具有输出短路保护功能，可自恢复，具有工作及保护指示； （5）其他。
三、说明1. 输入电源可来自直流稳压电源，或者采用调压器+隔离变压器+整流+滤波得到；2. 系统供电全部采用U i 供给，不得另外提供其他电源。
3. 不得使用电源类产品改制，不得采用各种电源和逆变模块，不得采用各类集成功率放大电路。
4. 不得采用SPWM 专用芯片。
5. 注意作品制作工艺，留出测试端口。
6. 尽可能降低制作成本。
7. 测试开始后，不允许对电路进行任何调整。
四、评分标准项目评分报告1. 方案论证2．关键技术指标的设计保证措施及关键技术分析等。
3．单元电路的工作原理，必要的理论计算等。
4. 测试方法及测试数据分析等。
5. 报告的完整性和规范性30分基本部分完成（1）21分完成（2）10分完成（3）10分完成（4）6分完成（5）3分发挥部分完成（1）12分完成（2）12分完成（3）12分完成（4）9分完成（5）5分。
逆变器的工作原理和控制技术-全解
uCN
sin t 2400
设计
uUN'
uVN'
Ud 2
k
k sin
sint t 1200
Ud 2
uWN'
k sin t 2400
关键： uUN’、 uVN’、 uWN’
的幅值小于Ud/2
三次谐波注入法
uUN'
uVN'
uWN'
Ud 2
1.15sint 0.19sin 3t
负载相电压
uUN uUN' uNN'
uVN
uVN'
uNN'
uWN
uWN'
uNN
'
负载中点电压
uNN '
uUN'
uVN' 3
uWN'
负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0
4.4 三相逆变电路结构和工作原理
开关动作与输出电压关系
电压基准点：
以电源中点N’为0电平基准点。
根据电路结构
➢ VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中 贮能向直流侧反馈；
➢ VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着 使负载电流连续的作用，又称续流二 极管。
u
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t4
t5 t6
t
ON V1 V 2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2 b)
4.2 单相逆变电路结构和工作原理
叠加三次 谐波
ur3
t
6单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验报告
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路验实验时间：实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日广东技术师范学院实验报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名：实验（六）项目名称：单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验1.实验目的和要求(1)熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成。
(2)熟悉ICL8038的功能。
(3)掌握SPWM波产生的基理。
(4)分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
2.实验原理采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。
实验电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。
主电路部分:AC/DC (整流) DC/AC (逆变)图4-1 主电路结构原理图如图4-1所示, 交直流变换部分（AC/DC）为不可控整流电路（由实验挂箱DJK09提供）；逆变部分（DC/AC）由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式。
输出经LC低通滤波器，滤除高次谐波，得到频率可调的正弦波（基波）交流输出。
本实验设计的负载为电阻性或电阻电感性负载，在满足一定条件下,可接电阻启动式单相鼠笼式异步电动机。
(2)驱动电路:如图4-2（以其中一路为例）所示，采用IGBT管专用驱动芯片M57962L，其输入端接控制电路产生的SPWM信号，其输出可用以直接驱动IGBT管。
其特点如下：①采用快速型的光藕实现电气隔离。
②具有过流保护功能，通过检测IGBT管的饱和压降来判断IGBT是否过流,过流时IGBT 管CE结之间的饱和压降升到某一定值，使8脚输出低电平，在光藕TLP521的输出端OC1呈现高电平，经过流保护电路（见图4-3），使4013的输出Q端呈现低电平，送控制电路，起到了封锁保护作用。
纯正弦波逆变器原理
ELECTRONIC GIANT EGS001 用户手册纯正弦波逆变器驱动板EG8010 芯片测试板旺旺 ：ｑｑ４５３０４６８３６ 电话：１５８２５２４１００６ ＱＱ：４５３０４６８３６ 答案６６６EGS001正弦波逆变器驱动板用户手册V1.2版本更新：V1.1：针脚定义中，将1HO、1LO和VS1的定义更改为右桥臂，将2HO、2LO和VS2的定义更改为左桥臂。
V1.2：更新原理图中短路保护电路。
1. 描述EGS001是一款专门用于单相纯正弦波逆变器的驱动板。
采用单相纯正弦波逆变器专用芯片EG8010为控制芯片，驱动芯片采用IR2110S。
驱动板上集成了电压、电流、温度保护功能，LED告警显示功能及风扇控制功能，并可通过跳线设置50/60Hz输出，软启动功能及死区大小。
EG8010是一款数字化的、功能很完善的自带死区控制的纯正弦波逆变发生器芯片，应用于DC-DC-AC两级功率变换架构或DC-AC单级工频变压器升压变换架构，外接12MHz晶体振荡器，能实现高精度、失真和谐波都很小的纯正弦波50Hz或60Hz逆变器专用芯片。
该芯片采用CMOS工艺，内部集成SPWM正弦发生器、死区时间控制电路、幅度因子乘法器、软启动电路、保护电路、RS232串行通讯接口和12832串行液晶驱动模块等功能。
2. 电路原理图EGS001驱动板原理图220V输出220V输出图2‐1. EGS001纯正弦波逆变器驱动板电路原理图3. 针脚及跳线3.1 EGS001正视图图3‐1. EGS001驱动板针脚定义3.2 针脚描述针脚序号针脚名称I/O描述1 IFB I 输出电流反馈输入端，引脚输入电压大于0.5V 时过流保护2 GND GND 接地端3 1LO O 右桥臂下管驱动门极输出4 GND GND 接地端5 VS1 O 右桥臂上下功率MOS 管中心点输出6 1HO O 右桥臂上管驱动门极输出7 GND GND 接地端8 2LO O 左桥臂下管驱动门极输出 9 VS2 O 左桥臂上下功率MOS 管中心点输出 10 2HO O 左桥臂上管驱动门极输出 11 GND GND 接地端12 +12V +12V +12V 电源电压输入，输入电压范围: 10V~15V 13 GND GND接地端 14 +5V +5V +5V 电源电压输入15 VFB I 输出电压反馈输入端,具体功能及电路请参照EG8010芯片手册17. FANCTR16. TFB15. VFB14. +5V13. GND12. +12V11. GND10. 2HO9. VS28. 2LO7. GND6. 1HO5. VS14. GND3. 1LO2. GND1. IFB16 TFB I 温度反馈输入端，引脚输入电压大于4.3V 时过热保护17 FANCTR O外接风扇控制，当T FB 引脚检测到温度高于45℃时，输出高电平“1”使风扇运行，运行后温度低于40℃时，输出低电平“0”使风扇停止工作3.3 跳线设置序号跳线名称标号设置说明JP1当JP1短路时，选择60Hz 输出 1 FRQSEL0JP5 当JP5短路时，选择50Hz 输出 JP2当JP2短路时，使能3秒软启动功能 2 SSTJP6 当JP6短路时，关闭软启动功能JP33 DT0JP7 JP44 DT1JP8当JP7和JP8同时短路时：死区时间为300ns 当JP3和JP8同时短路时：死区时间为500ns 当JP4和JP7同时短路时：死区时间为1.0us 当JP3和JP4同时短路时：死区时间为1.5us出厂时驱动板跳线默认设置为JP5、JP2、JP7、JP8短路，对应功能为50Hz 、3S 软启动、死区时间300nS ，用户可根据自己需求更改。
SPWM逆变电路原理
精心整理对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。
更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。
这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。
面积等效原理转换把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。
7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。
图1PWMPWM度即可。
SPWM输出s图2全桥逆变电路的工作状态输出波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。
图3上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。
在调制法中，把所希望输出的波形称为调制波ur，把接受调制的信号称为载波uc，通常采用等腰三角波作为载波，正弦波作为调制信号。
在两波交点时对电路中的开关器件进行通断控制，就可得到宽度正比于调制信号幅值的脉冲。
在ur正半周时，T2与T3保持关断，在ur和uc的交点时刻控制开关晶体管T1与T4开通与关断：当ur＞uc时控制T1与T4导通，R上的电压为Ud，当ur＜uc时控制T1与T4关断，R上的电压为0。
在ur负半周时，T1与T4保持关断，当uc＞ur时控制T3与T2导通，R上的电压为-Ud，当uc＜ur时控制T1与T4关断，R上的电压为0。
这样在R上产生宽度按正弦波规律变化的SPWM波形，见图2下图，其中红线uof表示输出等效的正弦波交流电电压。
精心整理SPWM 逆变器输出的正弦波交流电电压uof 的峰值uofm 小于输入的直流电压ud ，把uofm/ud 称为直流电压利用率，对于单相SPWM 电路直流电压利用率的理论值最大为1，实际上由于种种原因，直流电压利用率要小于1。
逆变电源原理
逆变电源原理
逆变电源是一种将直流电转换为交流电的电子装置。
它由几个核心部件组成，包括变压器、整流器、滤波器和逆变器。
首先，变压器用于将输入的直流电压变换为需要的高或低电压。
它由一对绕组以及一个磁心组成。
输入绕组连接到直流电源，输出绕组连接到整流器。
整流器用于将交流电转换为直流电。
它通常由多个二极管组成的整流桥构成。
当输入交流电流通过整流桥时，它只能在一个方向上通过，从而使输出为直流电。
滤波器用于平滑输出的直流电，以减少电压的纹波和噪声。
它通常由电容器和电感器组成。
电容器通过存储电荷来平滑输出电压，而电感器则通过储存能量来调整输出电流。
最后，逆变器将直流电转换为需要的交流电。
它可以采用不同的逆变技术，如PWM（脉宽调制）或PSW（脉序调制）。
逆变器通过改变输出的电压和频率来生成交流电。
逆变电源通过上述步骤，将输入的直流电转换为需要的交流电。
它可以提供稳定可靠的电力，用于驱动各种电子设备，如电动机、照明灯具和计算机。
它广泛应用于工业、农业和家庭领域。
电力电子技术实验三 单相正弦波
实验七单相正弦波（SPWM）逆变电源研究（老实验台）一．实验目的1．掌握单相正弦波（SPWM）逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。
2．熟悉正弦波发生电路、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法。
二．实验内容1．正弦波发生电路调试。
2．PWM专用集成电路SG3525性能测试。
3．带与不带滤波环节时的负载两端，MOS管两端以及变压器原边两端电压波形测试。
4．滤波环节性能测试。
5．不同调制度M时的负载端电压测试。
三．实验系统组成及工作原理能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路，或称逆变器。
单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等形式。
本实验系统对单相推挽逆变电路进行研究。
推挽逆变器的主要优点是在任何时刻导通的开关不会多于一个，对于输出相同的功率，开关损耗比较小，因此，特别适用于由低直流电压（如电池）供电的场合。
另外，两个开关管的驱动信号是共地的，可简化驱动电路，其不足是变压器原边绕组利用率低，当变压器原边两个绕组不完全对称时或者两开关器件特性不对称时，还可能出现直流磁化饱和现象。
逆变器主电路开关管采用功率MOSFET管，具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。
当开关其间VT1、VT2轮流导通，再经推挽变压器升压后，即可在负载端得到所需频率与幅值的交流电源。
脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生。
SG3525芯片不仅能产生频率灵活可变的方波，而且可输出正弦PWM（SPWM）信号，以提高后接变压器的工作频率。
为了使SG3525产生一个SPWM信号，可在芯片的9脚处加入一个幅度可变的50Hz正弦波（我们这里仅需得到频率固定的50Hz可变电源，若需获得频率也可变的交变电源，则只需在9脚处加入一个幅值与频率均可变的正弦波即可），与5脚处的锯齿波信号进行比较，从而获得SPWM 控制信号，改变正弦波的幅值，即改变调制度M（调制度定义为正弦波调制波峰U rm与锯齿波载波峰值U tm之比，即M=U rm/U tm）就可以改变输出电压的幅值，正常M≤1。
电力电子技术I 实验3 单相SPWM逆变电路
课程名称：电力电子技术指导老师：马皓成绩：__________________ 实验名称：单相正弦波（SPWM）逆变电路实验类型：____________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的与要求熟悉单相桥式SPWM逆变电路的工作原理，对工作情况及其波形作全面的分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率的关系。
二、实验内容1. 测量SPWM波形产生过程中各点波形；2. 测量逻辑延时电路的延时时间；3. 观察不同负载时变频电路的输出波形。
三、实验仪器与设备1. MPE-I电力电子探究性实验平台2. NMCL-10B单相SPWM逆变实验箱3. NMCL-03D可调电阻4. NMCL-31B交直流仪表5. 万用表6. 示波器四、实验方法及操作步骤1.SPWM波形的观察(1) 观察“SPWM波形发生电路”输出的正弦波波形，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围，改变正弦波幅值调节电位器，测试其幅值变化范围。
(2) 观察“SPWM波形发生电路”输出的三角形载波波形，改变三角波频率调节电位器，测试其频率可调范围，并观察三角波与正弦波波形的对应关系。
(3) 观察“SPWM波形发生电路”经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM波形。
2. 逻辑延迟时间的测试将“SPWM波形发生电路”的输出SPWM波与“DLD逻辑延时”的输入端相连（以下实验均需保持连接），用双踪示波器同时观察“DLD逻辑延迟”的“1”和“2”与“SPWM波形发生电路”接地端之间电压波形，并记录延迟时间T d。
3. 同一桥臂上下开关管驱动信号死区时间测试分别将IGBT驱动芯片IR2110输出E1和E2，E3与E4相连，用双踪是比起分别测量G1、E1和G2、E2，G3、E3和G4、E4两端的波形，并测量死区时间。
逆变电源工作原理
逆变电源工作原理
逆变电源的工作原理是将直流电转换为交流电的一种电力供应系统。
它主要由输入级、功率变换级和输出级组成。
在输入级，交流电首先通过整流桥进行整流，将交流电转换为直流电。
然后，通过滤波电容器对直流电进行平滑滤波，消除电流的脉动。
接着，将输出电压与参考电压进行比较，由控制电路控制开关管的导通和截止，以维持输出电压的稳定。
在功率变换级，通过控制开关管的导通和截止，将直流电切割成高频脉冲，并传送到变压器的一侧。
脉冲经过变压器的电感和互感作用，使得输出电压被逆变为所需的电压。
再通过输出电路的滤波和稳压电路调节，最终获得稳定的交流电输出。
在输出级，通过输出滤波电路去除变换过程中带有高频噪声的波形，使得输出电压更加平稳；同时，稳压电路对输出电压进行调节，确保输出稳定在所需的数值范围内。
总体来说，逆变电源工作原理是通过控制开关管的导通和截止以及变压器的电感和互感作用，将直流电转换为交流电，经过滤波和稳压等环节，得到稳定的交流电输出。
正弦波逆变器
正弦波逆变器一．引言所谓逆变器，是指整流器的逆向变换装置。
其作用是通过半导体功率开关器件（例如GTO,GTR,功率MOSFET 和IGBT等）的开通和关断作用，把直流电能换成交流电能，它是一种电能变换装置。
逆变器，特别是正弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。
逆变器的负载多半是感性负载。
为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。
因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。
逆变器的原理早在1931年就在文献中提到过。
1948年，美国西屋（Westinghouse）电气公司用汞弧整流器制成了3000HZ 的感应加热用逆变器。
1947年，第一只晶体管诞生，固态电力电子学随之诞生。
1956年，第一只晶体管问世，这标志着电力电子学的诞生，并开始进入传统发展时代。
在这个时代，逆变器继整流器之后开始发展。
首先出现的是SCR电压型逆变器。
1961年，W.McMurray与B.D.Bedford提出了改进型SCR强迫换向逆变器，为SCR逆变器的发展奠定了基础。
1960年以后，人们注意到改善逆变器波形的重要性，并开始进行研究。
1962年，A.Kernick提出了“谐波中和消除法”，即后来常用的“多重叠加法”，这标志着正弦波逆变器的诞生。
1963年，F.G.Turnbull提出了“消除特定谐波法”，为后来的优化PWM法奠定了基础，以实现特定的优化目标，如谐波最小，效率最优，转矩脉动最小等。
20世纪70年代后期，可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块相继实用化。
80年代以来，电力电子技术与微电子技术相结合，产生了各种高频化的全控器件，并得到了迅速发展，如功率场效应管Power MOSFET、绝缘门极晶体管IGT或IGBT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管MCT，以及MOS晶体管MGT等。
单相正弦波逆变电源设计原理
单相正弦波逆变电源设计原理+电路+程序目录1.系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.2总体设计方案 (4)1.2.1设计思路 (4)1.2.2方案论证与比较 (5)1.2.3系统组成 (8)2.主要单元硬件电路设计 (9)2.1DC-DC变换器控制电路的设计 (9)2.2DC-AC电路的设计 (10)2.3 SPWM波的实现 (10)2.4 真有效值转换电路的设计 (11)2.5 保护电路的设计 (12)2.5.1 过流保护电路的设计 (12)2.5.2 空载保护电路的设计 (13)2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 (14)2.5.4 电流检测电路的设计 (15)2.6 死区时间控制电路的设计 (15)2.7 辅助电源一的设计 (15)2.8 辅助电源二的设计 (15)2.9 高频变压器的绕制 (17)2.10 低通滤波器的设计 (18)3.软件设计 (18)3.1 AD转换电路的设计 (18)3.2液晶显示电路的设计 (19)4.系统测试 (20)14.1测试使用的仪器 (20)4.2指标测试和测试结果 (21)4.3结果分析 (24)5.结论 (25)参考文献 (25)附录1 使用说明 (25)附录2 主要元器件清单 (25)附录3 电路原理图及印制板图 (28)附录4 程序清单 (39)21.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输入单路12V直流，输出220V/50Hz。
满载时输出功率大于100W，效率不小于80%，具备过流保护和负载短路保护等功能。
1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一个车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输出电压波形为正弦波。
设计中主电路采用电气隔离、DC-DC-AC的技术，控制部分采用SPWM（正弦脉宽调制）技术，利用对逆变原件电力MOSFET的驱动脉冲控制，使输出获得交流正弦波的稳压电源。
1.2.2方案论证与比较⑴ DC-DC变换器的方案论证与选择方案一：推挽式DC-DC变换器。
单相正弦逆变电路
全国大学生电子设计竞赛——2014年模拟电子系统设计邀请赛设计报告竞赛题：A题参赛队编号：004一、题目要求1.任务设计并制作输出正弦交流电压U o有效值为10V、额定输出电流I o有效值为1A 的单相逆变电源，负载为阻性；输入直流电压U I =15V。
结构框图如图1 所示。
图 1 电路整体结构图2.要求（1）U I=15V、I o=1A 条件下，输出电压U o=10±0.2V，频率f o=50±0.5Hz，输出正弦波无明显失真。
（2）U I=15V、I o=1A 条件下，尽量提高逆变电源效率。
（3）U I=15V、I o在0.1A~1A 范围内变化，负载调整率S I≤1%。
（4）输出频率可步进调整，步进值不大于5Hz，频率调整范围不小于20~100Hz。
（5）具有输出过流保护功能，I o≥1.5A 时动作；且故障排除后能够自动恢复。
（6）其他发挥。
（7）设计报告。
二、系统方案1.全桥设计方案图 2 全桥设计电路原理图全桥设计采用专用MOS管驱动器UCC27211和N沟MOS管CSD19536KCS，具有频率高，效率高，控制简单，电压较大等特点，是理想的全桥驱动电路。
核心电路如图2所示。
三、理论分析与计算整体设计方案电路图中的SPWM波为正弦调制的方波，正弦脉宽调制（SPWM)是一种调制方式，其基本内容为：1. 基波：一般为低频率（相对于载波）的正弦波，如逆变电源中的50/60/400Hz 正弦波信号，D类功放中20 20-20kHz 的音频信号等。
2. 载波：一般为高频率（相对于基波）的线性三角波或锯齿波。
3. 载波比：载波频率和基波频率的比值我们成为载波比。
4.LC 滤波：主要是通过LC 的滤波作用把一系列按正弦规律变化的脉冲还原成正弦波。
图 3 SPWM波原理图如图所示：输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和π），共6个开关时刻可控。
为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称；首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜像对称，即 u (ω t ) =− u (ω t+ π ) 其次，为消除谐波中余弦项，应使波形在正半周期内前后1/4 周期以π/2为轴线对称； u(ωt )= u(π−ω t ) 同时满足上两式的波形称为四分之一周期对称波形，用傅里叶级数表示为：一般在输出电压半周期内，器件通、断各 k次，考虑到PWM 波四分之一周期对称， k个开关时刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去 k-1个频率的特定谐波。
基于STM32单相正弦波逆变电源的设计
—科教导刊（电子版）·2018年第06期/2月（下）—256基于STM32单相正弦波逆变电源的设计唐涛杨冰李稳国兰岳旺吴航（湖南城市学院信息与电子工程学院湖南·益阳413000）摘要针对传统线性电源输出功率低、稳定性差、带负载能力不强等问题，设计并制作了一种效率高、稳定性强的开关稳压式电源。
该开关电源系统主要是由STM32单片机、驱动模块、DC-DC 升压模块、DC-AC 逆变模块、采样调频模块等组成。
以DC-DC 升压模块和DC-AC 逆变模块为电路主拓扑，由STM32单片机产生的信号经过驱动模块放大增幅后进行控制调节，采样调频模块进行采样反馈和频率调节。
测试结果表明，该开关电源系统具有过压欠压保护功能，输出交流电压的幅值频率可调，且效率达到86%以上。
关键词STM32单片机DC-DC DC-AC 中图分类号：G632.3文献标识码：A 0引言随着电子技术的飞速发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越大，对电源效率和稳定性的要求也越来越高。
因此，开关电源技术得以飞速发展。
传统线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在效率低(40%-50%)、体积大、工作温度高及调整范围小等缺点，而开关式稳压电源效率可达85%以上，且稳压范围宽。
相比传统线性稳压电源，开关电源所具有的电能转换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性好等优点，为它在小功率范围内取代线性电源奠定了良好基础，并且还迅速地向中大功率范围推进。
文献[2]提出的开关电源稳定性好，但电源转换效率不高。
针对上述问题，本文提出了单相正弦波逆变电源的设计。
该设计主拓扑电路由DC-DC 升压模块和DC-AC 逆变模块构成。
其中，DC-DC 升压模块采用两路B00ST 并联结构，提高了输入电流，有利于电流分配调节。
而DC-AC 逆变模块采用全桥逆变结构。
与半桥逆变结构相比，全桥逆变的开关电流减小了一半，在大功率场合得到了广泛应用，且稳定性更好。
最新-单相正弦脉宽调制逆变器的设计 精品
单相正弦脉宽调制逆变器的设计摘要论述了单相正弦波逆变器的工作原理，介绍了3524的功能及产生波的方法，对逆变器的控制及保护电路作了详细的介绍，给出了输出电压波形的实验结果。
关键词逆变器；正弦波脉宽调制；场效应管引言当铁路、冶金等行业的一些大功率非线性用电设备运行时，将给电网注入大量的谐波，导致电网电压波形畸变。
根据我们的实验观察，在发生严重畸变时，电压会出现正负半波不对称，频率也会发生变化。
这样的供电电压波形，即使是一般的电力用户，也难以接受，更无法用其作为检修、测试的电源。
同时，在这种情况下，一般的稳压电源也难以达到满意的稳压效果。
为此，我们设计了该逆变电源。
其控制电路采用了2片集成脉宽调制电路芯片3524，一片用来产生波，另一片与正弦函数发生芯片8038做适当的连接来产生波。
集成芯片比分立元器件控制电路具有更简单、更可靠的特点和易于调试的优点。
图1系统主电路和控制电路框图1系统结构及框图图1示出了系统主电路和控制电路框图。
交流输入电压经过共模抑制环节后，再经工频变压器降压，然后整流得到一个直流电压，此电压经过电路进行升压，在直流环上得到一个符合要求的直流电压35050220交流输出时。
变换采用全桥变换电路。
为保证系统可靠运行,防止主电路对控制电路的干扰，采用主、控电路完全隔离的方法，即驱动信号用光耦隔离，反馈信号用变压器隔离，辅助电源用变压器隔离。
过流保护电路采用电流互感器作为电流检测元件，其具有足够快的响应速度，能够在管允许的过流时间内将其关断。
2控制及保护电路为了降低成本，使用两块集成脉冲产生芯片3524和一块函数芯片8038，使得控制电路简洁，易于调试。
213524的功能及引脚图2所示为3524的结构框图和引脚图。
3524工作过程是这样的直流电源从脚15接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的＋5基准电压。
＋5再送到内部或外部电路的其他元器件作为电源。
逆变电路工作原理
逆变电路工作原理逆变电路是一种能够将直流电能转换为交流电能的电路。
它的主要作用是将直流电源转换为所需的交流电源，以满足不同电器设备的使用需求。
逆变电路广泛应用于各种领域，包括家庭电器、工业设备、通信系统等。
逆变电路的工作原理基于半导体器件的开关特性。
常见的逆变电路有两种类型：单相逆变电路和三相逆变电路。
下面将分别介绍这两种逆变电路的工作原理。
一、单相单相逆变电路是将单相直流电源转换为单相交流电源的电路。
它通常由整流器、滤波器和逆变器组成。
1. 整流器：单相逆变电路的第一步是将交流电源转换为直流电源，这是通过整流器实现的。
整流器通常采用二极管或者可控硅等器件，将交流电源的正半周或者负半周转换为直流电压。
2. 滤波器：由于整流器输出的是脉动的直流电压，需要通过滤波器进行滤波，使电压变得更加稳定。
滤波器通常由电容器和电感器组成，能够平滑输出电压波形。
3. 逆变器：滤波后的直流电压经过逆变器转换为交流电压。
逆变器是逆变电路的核心部份，它通过控制开关器件的导通和截止，将直流电压转换为交流电压。
逆变器通常采用晶闸管、MOSFET或者IGBT等器件，能够实现高效率的电能转换。
二、三相三相逆变电路是将三相直流电源转换为三相交流电源的电路。
它通常由整流器、滤波器和逆变器组成。
1. 整流器：三相逆变电路的整流器部份与单相逆变电路相似，将交流电源转换为直流电源。
2. 滤波器：滤波器的作用也与单相逆变电路相同，通过电容器和电感器对直流电压进行滤波，使其更加稳定。
3. 逆变器：逆变器部份是三相逆变电路的关键。
它通过控制开关器件的导通和截止，将直流电压转换为三相交流电压。
三相逆变器通常采用多个晶闸管、MOSFET或者IGBT等器件，能够实现高效率的电能转换。
逆变电路的工作原理可以通过控制开关器件的导通和截止来实现不同的输出电压和频率。
通过调节开关器件的工作方式和频率，可以实现不同的输出波形，如正弦波、方波、脉冲等，以满足不同设备的电能需求。
单相正弦波有源逆变并网电源
单相正弦波有源逆变并网电源陈继栋;施崇阳;周乐意【摘要】Based on the purpose of efficient use of energy, a power systemis designed. This system uses P87C52X2BN and FPGA chip EP1C6Q240C8N completing active inverter single-phase sine wave loading operation and safety grid with 220V utility output power. The system includes single-phase inverter, data acquisition and grid conditions detection.Single-phase inverter is the core. This system adopts full bridge inverter, completing DC-AC efficient conversion. Final full load output power measures72W,efficiency is higher than 85%.The stability of output voltage is high and the waveform distortion is small.The whole system is safe and stable with simple operation and certain use value.%基于有效利用能源的目的，设计了一个电源系统。
采用单片机P87C52X2BN和FPGA芯片EP1C6Q240C8N相结合的方法，配合外围电路，实现单相正弦波有源逆变器带负载运行和与220 V市电安全并网。
系统主要由单相全桥逆变、数据采集、并网条件检测等几部分组成，其中单相逆变是核心，系统采用全桥逆变，完成DC-AC高效率转换。