大功率逆变电源设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告书

课题名称大功率逆变电源的设计

学生姓名

学号

系、年级专业电气工程系、测控技术与仪器

指导教师

2008年12月28日

一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、国内外现状及水平

随着信息网络技术日新月异地发展，正弦波逆变电源作为新一代直流／交流转换电源已经广泛应用于电信、移动、联通、航空航天、金融管理、办公自动化、工业自动控制、医疗卫生、军事科研等各个领域。正弦波逆变电源利用蓄电池的直流电作为输入，经逆变后输出纯净的正弦波交流电，输出电压和频率极为稳定并可长期连续工作，消除了直接使用市电带来的供电中断、电压不稳、杂音干扰和雷电侵入等不利因素，同时克服了小型UPS供电时间短的致命缺陷，确保用电设备连续可靠的工作。配备正弦波逆变电源是系统安全、可靠运行的最佳保障。根据这一实际需求，我们选择了“大功率逆变电源的设计”这一课题。

本课题的主要目的是通过对大功率逆变电源的设计，充分的运用所学的综合理论知识，提高综合设计能力，以及对问题的分析能力和实际操作能力。

本课题主要是利用所学的专业知识，特别是利用自动控制原理、模拟电子技术、电力电子技术等知识设计一大功率逆变电源。同时，学习大功率电源的设计与调试方法，掌握大功率电源有关参数的调试方法本课题中的设计与仿真结果及结论对大功率逆变电源的设计与参数分析有着重要的参考价值。

变流电路即通常所说的电力电子电路，它的基本功能是使交流电能与直流电能进行相互转换，其中将直流电变换成交流电的变换称之为DC/AD变换，也即通常说的逆变。逆变原理早在1931年就在文献中提过，1980年到现在为高频化新技术阶段，开关器件以高速器件为主，开关频率较高，波形改善以PWM法为主，体积重量较小，逆变效率高。现代逆变技术主要包括半导体功率集成器件的应用、功率变换电路和逆变控制技术三部分内容。

本文所涉及的正弦波逆变电源是电力电子技术中的一个重要的组成部分，它的作用是将直流电能变换成电能质量较高的、能满足负载对电压和频率要求的交流电能。随着工业和科技技术的发展，用户对电能质量的要求越来越高，正弦波逆变器的应用面将会越来越广，同时电力电子技术的发展和各种控制技术的发展也必将推动正弦波逆变技术发展。

二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施

本课题主要研究高性能、大功率正弦逆变电源的原理分析、硬件设计（包括设计总体框图，电源变压器、整流、滤波和稳压四部分组成功能模块的电路图，选择合适的元器件，接线验证，功能模块仿真调试）和电源有关参数的调试。

正弦波逆变电源采用的是SPWM 控制技术，为了进一步提高正弦波逆变电源的产品性能和质量，拓展其应用领域和适应面，方便用户使用、维护和操作，本课题拟解决主电路和元件参数的设计、单片机芯片的选择、确定合理的系统控制结构、运用合理可靠的通信电路和通信协议等问题。

根据本系统所要完成的各项要求，综合考虑各种方案并结合实际情况，最后逆变电源系统采用如图所示的基本结构。

电压反馈

升压电路

PIC16F73

驱动电路

蓄电池

输出滤波

逆变桥

输出

辅助电路

保护电路

由图3.1可知,蓄电池输出的24V 直流电压经过全桥逆变桥逆变成交流电，输入升压电路变成220V 电压，经输出滤波输出稳定的电压。蓄电池还为系统的辅助电路的供电，辅助电路为其他电路模块提供电源，保证系统的正常运行。电压反馈模块采集输出电压的信号，反馈给单片机处理构成电压闭环反馈电路，可以让系统稳定连续的工作。PIC16是款性价比比较高的单片机，满足系统正常工作的需要。驱动电路、保护电路都是为了系统正常运行提供必不可少的保证的。正常工作时，由市电整流所得直流给逆变器供电，而当市电异常时，则自动切换到蓄电池供电。直流电经过桥式逆变电路逆变后，再经输出滤波变成50Hz 纯正弦电，供给负载。逆变器的输出电压经交流电压传感器变换并反馈输入给单片机A/D 接口，经单片机采样及闭环控制运算，获得相应的SPWM 控制信号输出。

逆变系统离不开完善的保护措施，保护电路主要有直流侧过压保护、直流侧欠压保护、过载保护、短路保护和过热保护等。在本系统中还包括反馈信号丢失保护。

三、现有基础和具备的条件

有电气工程系为毕业设计提供专用实验室，配备有信号发生器、DSP实验箱、PC机等。并提供大部份电子材料、MATLAB仿真实验室、单片机原理与应用实验室及相关实验设备为毕业设计服务。

经过大学四年的学习，本人已具备了一定的理论知识和实践经验。从大一开始，学习了电力电子技术、自动控制原理、模拟电子技术等课程，并且具有初步运用单片机进行编程解决问题的能力。

在资料和参考文献方面，有学校图书馆为后盾，自备电脑一台及各种相关软件。同时，电力电子变流技术、电力电子技术、电力电子器件基础、电子技术基础(模拟部分)、元器件（修订版）等资料常备案头。随着校园网开通的实现，以及电脑应用教育的普及，丰富的网络资源及数字出版物的共享，各种条件都已具备。

四、总的工作任务，进度安排以及预期结果

总的工作任务：在设计报告之前查阅各种资料、试验及测试分析，了解大功率电源的设计与调试方法以及大功率电源有关参数的调试方法，做好各种准备工作。然后根据任务书写出开题报告，构思出整个大功率逆变电源的的设计。最后设计并撰写出整个报告，做好设计的PPT文稿，并对整个大功率逆变电源进行仿真和结论分析。

进度安排如下：

1.2008年11月26日-2009年2月20日：查阅资料为毕业设计及开题报告做

准

备

2.2009年2月20日-2009年2月25日：查阅资料进行方案论证、完成开题

报

告

3. 2009年2月26日-2009年3月27日：进行单元电路设计

4. 2009年4月1 日 -2009年4月28日：设计制作、调试及论文写作

5. 2009年4月29日-2009年5月26日：完成全部毕业论文。

6. 毕业答辩

预期结果：

本系统可获得以下结论：

1．采用本系统的逆变主电路结构，完全满足可靠性要求及其他性能指标。

2．本系统采用的是PIC16F73单片机是高性能、低成本的8位单片机，在系统中能够很好的完成任务。

3．本系统对波形畸变的补偿取得良好的效果。