2011江西省大学生电子设计竞赛论文-车载逆变电源.doc

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1、2011年江西省大学生电子设计竞赛（自选赛）设计与总结题目：车载正弦波逆变电（题1）参赛时间：2011年5月27号—5月30号摘要本设计提出了一种低成本的正弦波车载逆变电源的基本原理和制作方案。车载逆变器的整个电路大体上可分为两大部分，其中一部分采用TL494芯片组成推挽式升压电路，将汽车电瓶提供的12V直流电转换成220V50Hz/60HZ的交流电；另一部分电路的则是利用全桥电路桥式整流、滤波、脉宽调制及开关功率输出等技术，将推挽式升压电路产生的高电压转换成50Hz、220V的交流电。本设计采用单片机产生50H

2、Z/60HZ的正弦波，NE5532产生三角波，通过比较器产生另一种占空在变化的SPWM波，然后通过SPWM控制IR2110(DC-AV电路)。从而实现把直流电源（12V）转换成稳定的交流电源，并对负载进行供电。同时本电路还有过压保护，过流保护和欠压保护。关键字：车载逆变电源单片机IR2110推挽式升压引言电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性,其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。方波逆变是一种低

3、成本，极为简单的变换方式，它适用于各种整流负载，但是对于变压器的负载的适应不是很好，有较大的噪声。在逆变电源的发展方向上，轻量、小型、高效是其所追求的目标。本文所介绍的逆变电源电路主要采用集成化芯片,使得电路结构简单、性能稳定、成本较低。因此,这种电路是一种控制简单、可靠性较高、性能较好的电路。整个逆变电源也因此具有较高的性价比和市场竞争力。汽车内部的供电系统是由蓄电池提供的12V（或24V）的直流电，随着汽车的普及以及汽车上的用电设备越来越多，例如手提电脑、设计充电器、小型电视等，但是这些电器都是用交流电。如果

4、能将蓄电池提供的直流电转换成稳定的交流电输出，将对人们在户外使用这些设备带来极大的方便，通过把12V的蓄电池电源转换为工频使用电源，用于车载内部的电器，是一种简单，廉价的方式。主电路设计中采用了简单的全桥逆变电路，过压、过流和欠压保护电路，以及几款简单的芯片。经济性能良好，使用方便。就本系统的性能稳定性而言，由于未设计复杂的电路进行干扰的情况。并且输出稳定，价格优良，是一款性价比很高的系统。一、系统方案的设计与论证1.1、课题的基本任务和要求1.1.1、任务设计并制作如下图所示的车载正弦波逆变电源，图中车载电池部

5、分采用实验室可调直流稳压电源来模拟。IINIo++车载电池正弦波负UINUo（DC12V±3V）逆变电路载--1.1.2、基本要求制作车载正弦波逆变电源，输入电压DC12V±3V，输出220V/50Hz正弦波。实现：（1）满载输出功率50W，效率不小于80%，输出电压波形失真度低于5%；（2）当输入电压为9V～15V时，输出电压有效值稳定度高于1%；（3）当负载从空载到满载变化时，输出电压有效值稳定度高于5%；（4）具备输入过压（大于15V）和欠压（小于9V）保护、输出过流（I0大于0.23A）和负载短路保护等

6、功能，当故障解除后，能自动恢复正常工作；1.1.3、发挥部分（1）能手动调节正弦波的输出电压在220V与110V间、输出频率在50Hz与60Hz间任意更换，以适应不同的交流用电器；（2）满载时进一步提高效率，使大于85%；（3）负载为感性时，输出电压波形失真度低于5%；（4）当负载从空载到满载变化时，输出电压有效值稳定度高于3%；（5）其他。1.1.4、说明（1）不能使用UPS或其它成品电源改制，不能使用电源模块；（2）除车载电池部分输入外，不能使用其它辅助电源；本题中逆变电源效率=PO/PIN，其中PIN＝

7、UIN*IIN，PO＝UO*IO*PF（PIN可通过电流、电压的测量值计算，PO用可以测量有功功率的电能表进行测试）；（3）本题中只有在作发挥部分第（3）项测试时为感性负载（可接半满功率电动机），其它项测试时均为纯阻性负载；（4）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）；（5）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果，而完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出；1.2、系统的方案的论证1.2.1总体技术方案的选择：方案一：

8、通过斩波器—逆变器的技术方案，其原理如下：直接输入的12V直流经过SPWM输入IR2110电路产生交流电压再通过变压器升压。斩波器变换为稳定的220V交流，再利用斩波器稳压控制功能，使得输出电压非常稳定。输出正弦波滤波器主要是滤波器滤除逆变器输出的大部分谐波使得最终输出波形为正弦波，以减小对外的谐波干扰，同时也起到对电源自身的保护作用。能够达到题目要求。方案二：通过逆变器