单相正弦波变频电源报告

《单相正弦波变频电源报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、单相正弦波变频电源报告徐慧兵丁以胜钱玉彬本系统基于面积等效原理和奈奎斯特定理，采用AC-DC变换的方法，实现了市电到直流电压的转换；采用SPWM逆变器实现本地DC-AC的转换，采用DDS产生频率可变的SPWM脉冲，实现了本地交流电源的变频；采用MAX197采样、反馈，实现了对本地交流电源有效值的控制以及缺相和过流保护。一.方案的选择与论证1.题目要求及相关指标分析本题目要求制作以单相正弦波变频电源，输出线电压有效值36V，输出频率20-100HZ，各相电压的有效值小于0.5V，输出负载电流0.5A-3A时，输出线电压有效值保持在36V，误差小于5%。基于上述要求本设计

2、采用AC-DC-AC变换的方法，采用SPWM控制逆变器实现变频。由于逆变器的开关以及感性、容性负载等对逆变器输出交流信号的延迟较严重，为了及时稳定变频电源的幅度，本设计采用多片A/D同时采样输出交流信号。2.方案的比较与选择1)正弦波脉宽调制实现方案的选择(1)自然采样法电压比较器正弦波发生器三角波发生器SPWM图1自然采样法按照SPWM控制的基本原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法，采用硬件实现时的方框图如图1所示。图1中三角波发生器负责产生符合要求的SPWM载波信号（三角波），正弦波发生器产生用户需要

3、频率的正弦波信号，电压比较器在三角波和正弦波的自然交点的时刻实现翻转，控制功率开关器件的通断。11自然采样法生成的SPWM波形很接近正弦波，若采用软件实现自然采样时需要解超越方程，需要花费大量的时间，难以实现实时控制；若采用硬件实现，为了控制逆变器功率器件的死区，需要很复杂的硬件来延时。(2)规则采样法如图2所示取三角波两个正峰值之间的时间间隔为一个采样周期，在三角波的负峰值时刻对正弦信号波采样而得到D点，过D点作一水平直线和三角波分别交于A、B两点，在A点时刻和B点时刻控制功率开关器件的通断。可见A、B两点间的时间间隔就是脉冲宽度，则规则采样法得到的脉冲宽度为为调制

4、度，即为三角波和正弦波的峰值之比，且。表示正弦信号的角频率。设载波比，、分别表示载波（三角波）的频率和调制波（正弦波）的频率，则一个调制波周期内第个脉冲的宽度为。（1-1）由式（1-1）可以看出采用规则采样法，为了计算方便，需要在ROM中先创建一个点正弦波表，当采用异步调制时需要根据改变后的载波比，重新向ROM中写入正弦波表。这种SPWM生成方式比较适宜于采用同步调制。（3）DDS调制法采用AD9850DDS集成芯片。AD9850芯片由高速DDS电路合数据输入寄存器和频率相位数据寄存器和高速D/A转换器和比较器组成。由该芯片生成正弦波和锯齿波，利用比较器进行比较，可生

5、成SPWM波综合比较，选用方案三　2)SPWM调制方式的选择(异步调制)载波信号和调制信号频率不保持同步的调制方式称为异步调制。异步调制时保持载波时钟频率不变，当调制正弦波的频率发生变化时，载波比跟随变化，在调制波的一个周期内PWM脉冲的个数不固定，相位也不固定。正负半周期脉冲不对称，半周期内前后周期的脉冲不对称，造成信号的谐波分量较丰富，给后级滤波电路造成困难。本设计的调制方式选择异步调制方式，载波频率固定为16.8KHZ，最小载波比＝168。二.系统总体设计方案和实现框图111.系统总体设计方案将市电通过隔离变压器输入到本地交流变频电源系统，隔离变压器的输出经过由

6、整流桥后，产生全波整流信号，全波整流信号经过滤波，生成与输入交流电对应的直流电，从而实现AC-DC的转换。本设计的全波整流桥采用集成整流桥KBL406。单相逆变器在89S52和AD9851产生的单相SPWM脉冲的控制下产生单相交流电。逆变器的输出交流电的频率等于SPWM脉冲的基波频率，通过控制FPGADDS模块的可控分频比，实现对调制正弦波频率的控制，SPWM脉冲的基波频率等于调制波的频率，系统采用这种方法实现变频。逆变器输出的单相交流电经过缓冲吸收和LC滤波电路，生成本地单相正弦交流电。将锰铜片分别串的到单相交流电的相线中，通过采集锰铜片上的电压，实现对该相交流电的

7、电流的测量。由于锰铜片的电阻只有2mΩ,I/V转换后的电压信号很小，通过专用的小信号差分放大器AD620实现对电流取样小电压信号的放大。2.系统实现框图市电控制测频单相线电压取样单相逆变器滤波网络单相负载单相电流取样整流电路隔离变压器缓冲电路过零比较放大限幅FPGA89S52MAX197采样组电压放大网络射随网络滤波电路键盘显示图4变频电源系统框图三.理论分析与计算1.整流电路设计11　　图5整流电路图５所示为本系统的整流电路，隔离变压器将系统地和市电电网隔离开，抑制电网噪声干扰，全波整流桥实现对交流信号的全波整流，全波整流的结果是将对地对称交流信号