内容发布更新时间 : 2024/6/24 19:46:14星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

目 录

一、引言················································1

二、设计任务············································1

三、设计方案选择及论证··································2

四、总体电路设计········································2

五、功能电路设计········································4

六、电路制作与焊接······································8

七、调试与总结·········································11

八、参考文献···········································14

九、总体原理图附图·····································15

单相单极性DC-AC逆变电源的设计

一、引言

现代逆变技术是一门实用技术，随着电力电子技术的高速发展，大量高功率开关器件相继出现，可以满足各行各业对逆变技术的需求，逆变技术的应用领域越来越广泛，逆变电源的应用深入到各个领域。在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外，交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。

DC-AC逆变器是应用功率半导体器件，将直流电能转换成恒压恒频交流电能的一种静止交流装置，供交流负载用电与交流电网并联发电。传统的逆变器开关频率较低，波形改善以多重叠为主，体积重量较大，逆变效率低。逆变器发展到现在为高频化新技术阶段，脉宽调制（PWM）波形改善技术更为纯熟，使其体积重量小、逆变效率高。

今后，随着工业和科学技术的发展，对电能质量的要求越来越高，包括市电在内的原始能量的质量可能满足不了设备的要求，必须经过电力电子装置的变换后才能使用，而DC-AC逆变技术在这种变换中将起着非常重要的作用。另外，这种能量的变换对节能、减小环境污染、改善工作条件、节省原材料、降低成本和提高产量等方面均有着很大的贡献。

二、设计任务

·设计任务：采用单极性控制方式，设计一单相DC-AC逆变电源。 ·设计指标：

（1）输入直流电源：DC18-24V；

（2）输出交流：频率为50Hz，THD（总体谐波失真）不大于5%， 输出额定电流为1A。

·设计内容及应完成的工作：

（1）完成主电路的设计，输出滤波器的设计，器件的选型； （2）完成驱动电路、检测电路和保护电路的设计；

（3）完成辅助电源的设计，要求提供DC15V驱动电源和5V控 制 电源；

（4）完成控制电路的设计，包括单极性SPWM脉冲的实现；

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（5）制作驱动和主电路；

（6）利用提供的控制信号，完成单相单极性DC-AC逆变的驱动 和主电路和调试。

三、设计方案选择及论证

本系统整机电路采用单片机PIC16F876作为主控芯片，其他部分包括主电路模块、驱动电路模块、检测电路模块、保护电路模块、辅助电源模块等。以下为关键模块的方案选择及论证。

1、主电路模块

方案一：采用电力MOSFET搭建。电力MOSFET用栅极电压来控制漏极电流，是单极型晶体管。它的显著特点是驱动电路简单、驱动功率小。另外，电力MOSFET开关速度快、工作频率高，且其热稳定性较好。

方案二：采用IGBT（绝缘栅双极晶体管）搭建。IGBT是双极型电流驱动器件，由于具有电导调制效应，其通流能力很强，但开关速度较慢，所需驱动功率大，驱动电路复杂。

本课程设计为了简化驱动电路，主电路选择采用电力MOSFET搭建即可很好地满足要求。

2、驱动电路模块

驱动电路可以采用单电源的自举式供电芯片，如IR2103、IR2117等，但芯片IR2107无死区时间，且一个芯片只能驱动一个电力MOSFET管，无法很好地实现本电路的功能，故驱动电路选择采用芯片IR2103。

3、辅助电源模块

可以实现辅助电源的方案有多种，例如反激变换器、正激变换器、BUCK-BOOST电路等。正激变换器一般用在功耗较大的辅助电源中，反激电路工作的电路则功耗较小，一般为几十瓦。

四、总体电路设计

电路的总体硬件框图如下：

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