300W倍频SPWM逆变器的研究

摘要

逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。应急电源，一般是把直流电瓶逆变成220V交流的。主要分两类，一类是正弦波逆变器，另一类是方波逆变器。正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电网中的电磁污染。方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时，其负载能力差，仅为额定负载的40－60％，不能带感性负载。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。

SPWM逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形。随着数字化控制技术的发展，SPWM脉冲波的生成和逆变器的全数字化控制趋于方便，并可使逆变器的输出波形的稳态精度、暂稳态响应、可靠性等得到进一步提高。此外，逆变器诸性能的改善还基于对波形的闭环反馈控制，已见应用于此领域的纯数字控制技术有重复控制、数字PID控制、滑模控制、单周控制等。

   本课题希望通过研究该项目的原理功能，并结合逆变器的特点和针对普通SPWM正弦波逆变电路存在的高频损耗大的问题，研究倍频式及软开关技术实现正弦波逆变器的技术方案和实现方法。通过仿真和电路实验实现一种300W正弦波逆变器并分析其效益及成本。

关键字：逆变器；  正弦波；  方波；  倍频式

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

 1 前言 1

  1.1  现代逆变技术的发展与现状 1

  1.1.1现代逆变技术的概念 1

  1.1.2现代逆变技术的发展过程 1

  1.1.3现代逆变技术的分类 2

  1.2  选题的原因和设计内容 2

  1.2.1 SPWM的优点 2

  1.2.2本文研究的主要内容 3

 2 SPWM逆变的原理 4

   2.1  单相正弦波全桥逆变器的主电路拓扑 4

   2.2  开关管的驱动信号 4

   2.3  SPWM的两种常用的控制方法 5

   2.4  两种波形形式 6

   

3一种SPWM电路的介绍 7

  3.1总体设计方案 7

  3.1.1 硬件设计原理图 7

  3.1.2 系统功能介绍 7

  3.2  SPWM正弦信号发生器SA8282 8

  3.2.1 SA8282引脚和内部结构 10

  3.2.2结构原理 10

  3.3  单片机8051 11

  3.3.1单片机AT89C51性能 11

  3.3.2主要特性 12

  3.3.3管脚说明 13

  3.3.4振荡器特性 14

  3.3.5芯片擦除 14

  3.4 UNL2004驱动器 14

  3.4.1芯片ULN2004性能 14

  3.4.2ULN2004 特性 15

  3.5  光电隔离器 16

  3.5.1光电隔离器简介 16

  3.5.2光电隔离器的结构 17

  3.5.3光电隔离器的应用 18

  3.5.4光电隔离器构成的几个实用电路 20

  3.6   IR2110 22

  3.6.1 IR2110简介 22

  3.6.2 IR2110内部结构和特点 23

  3.6.3高压侧悬浮驱动的自举原理 24

  3.7  LED的显示 25

  3.7.1并行接口概述 25

  3.7.1LED的显示和信号传输 26

  3.7.3 74HC164简要说明 27

4  单极倍频SPWM软开关DC/AC变换器主电路 30

  4.1 倍频SPWM的优点 30

  4.2软开关的作用 30

4.3主电路结构 30

  4.4软开关的实现原理 31

4.5电路特性讨论 33

4.6实验波形及结语 34

 5设计总结 37

 致谢 38

 参考文献 39