车载逆变电源系统的研究

逆变原理
所谓整流，就是将交流电变成直流电；逆变是它的反过 程，也就是将直流电变成交流电。
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、T3时，则在电阻R上 获得如上图所示的交变电压波形，其周期Ts=1/fS，这样，就 将直流电压E变成了交流电压u0,
技术参数：
输入电压：DC 10V～14.5V； 输出电压：AC 200V～220V±10％； 输出频率：50Hz±5％；输出功率：70W～150W； 转换效率：大于85％；逆变工作频率：30kHz～50kHz。
研究意义
目前的逆变器如果直观其电路结构，无一例外 地采用开关电源专用双端驱动IC组成它激式逆变电 路。此类驱动集成电路都具有几乎相同的功能方框 图，只是具体组成有差别。由于设计用于大功率开 关电源驱动器，IC内部除设有两路时序不同的驱动 输出外，还有死区时间设定电路，PWM稳压电路和 开关电流控制电路，由其组成逆变电源，不仅效率、 可靠性大为提高，功能也更为完善。
总之，人们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 者相互促进并推动着正弦波逆变电源以每年过两 位数的市场增长率向小型、薄型、高频、低噪声 以及高可靠性方向发展。
研究内容
本次逆变电源的设计主要内容包括以下内 容：
1) 控制电路的设计； 2) 驱动电路的设计； 3) 全桥逆变电路的设计； 4) 电压检测电路和电流检测电路的设计； 5）检测电路的设计； 6）流程图的设计
车载逆变电源系统的设计思路
电路流程图如下所示：
直流 电压
脉宽调 制芯片
全桥逆 变电路
工频 变压器
来自百度文库交流电压
此设计是采用了比较典型的逆变电路的变换方 式将直流电压12V变换成220V的交流电压，即第一 级采用直流/交流变换，通过对直流/交流全桥逆 变电路各个桥臂MOS管通断的控制，把低压直流逆 变为交流电压，再通过工频变压器把交流低压升 压变成交流高压，然后通过滤波电路，滤出我们 所需要的50Hz的频率交流电压，从而完成12V直流 电压逆变成220V/50Hz的交流电压；
R204K7 C C V C36 20MHZ 56789012345678 11111222222222 456701234567 CCCCBBBBBBBB Vss Vdd RRRRRRRRRRRR C35 0123450123 AAAAAACCCC IC1PIC16F883 VppRRRRRRVssOSC1OSC2RRRR 01234 123456789 11111 IC311U6A1U6B3 C C20C19 C V F u 0 C261 IC14 4 2 + K 0K R5011 R47
硬件设计
控制电路的设计
驱动电路
全桥逆变电路 检测和保护电路
12V蓄电池
全桥逆变 工频升压器 交流电压
控制芯片
驱动电路
电压检测
保护电路
电流检测
负载
控制电路
PICl6F74芯片中的晶振电路的频率是20MHZ，确保芯片能正常工作。 电容C35和C36起到滤波作用为了得到稳定的工作频率。
在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳 定工作时，复位信号才被撤除，控制电路开始正常工作。
目录
课题的来源和设计要求 车载逆变电源系统设计的研究内容 硬件电路设计 系统软件设计
系统原理图
课题来源
随着社会的发展，汽车越来越与人们的生活息息 相关，而汽车用的直流电压一般为12V，不能为便 携式电子设备直接使用。为此，车载电源(就是把 直流12V电压转换成交流220V／50Hz电源)的研制日 益引起人们的重视。
传统车载电源一般采用逆变器加工频变压器的方 案，它存在体积大、效率低等缺陷。随着新型电力 电子器件和电力电子技术的发展，本文采用高频链的 方案来实现无工频变压器的逆变电路，可以很好地解 决传统车载电源存在的问题，同时能保证车载电源的 输出电压更稳定、更平滑。
题目任务要求和技术参数
题目的任务要求： 1、真正的短路保护，无论短路多长时间产品、用电器及汽车安 然无恙。 2、欠压、过载、过流、高温、高压、短路等多重保护功能，确 保产品、用电器及汽车电路安全。 3、结构及外形设计新颖，小巧美观，个性突出。 4、先进的电路设计，优质的进口元件，发热量低，返修率极低。 5、独有的贴片加工工艺，性能更稳定、使用范围更加广泛。
R24 R41R43R39 1N4148 1N4148 KK 00 22 D111N4148D14D121N4148 KK 00 R562R57R58R592 D13 9 D101N4007D1N4007 55 11 ++ 5 T 12345671234567 SS CC OCBOOCBO MM VV CC LNVHLNVH OO VV CC DD CDCCDC DD NVHINSLINVSSNNVHINSLINVSSN IC3IR2110IC6IR2110 0123401234 8989 1111111111 C C C V IC114U7A3U7B4UC710U7D11 C V
SPWM脉冲系列中，各脉冲的宽度以及相互间的间隔 宽度是由正弦波(基准波或调制波)和等腰三角波(载波)的 交点来决定的。
PID控制原理
PID是比例积分微分的意思。P表示按偏差 进行比例放大得到一个输出，这个无法消除余 差，因此再加上积分，积分是按偏差累积的， 只要有偏差就有大于（或小于）0的积分值（就 是不会为0）。仅仅这样还不够，因为偏差变化 有快慢之分，因此要用微分，微分就是计算偏 差变化的速率。同时使用者三种控制规律来控 制被控变量就是PID控制。它并不表示某一个控 制规律,而是同时使用三种控制规律的综合。
4 3 Q Q R 12 QQ
H桥驱动电路
如上图中所示为一个典型的直流控制电路。电路 得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字 母H；4个三极管组成H的4条垂直腿，而负载就是 H中的横杠。
要使电路运行，必须导通对角线上的一对三极管。根据不 同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左 流过电机，从而电路运行正常。
SPSWPMW技M术调及制其原原理理
在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来 安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲 间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也 小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使 负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调 制。