1、目錄引言 2正弦交流電源變換器 3一設計任務 3二對設計任務的分析 3三 .正弦交流電源變換器的電路組成 41 60Hz 正弦振蕩電路 42 SSPWM 電路 5四逆變器電路的集成 7五. 提高逆變器的品質因數 8六 . 電路裝配和調試 8總結 :9引言電子綜合設計輔導課程可以增進同學們對所學知識理解、掌握的深度，培養電子設計能力，提 高實踐應用能力。這就要求學生有足夠的時間、精力、經費的投入，要開動學生的主觀能動性。本 課程的教案方法是立足于理論與實踐的結合，改變傳統教案中理論與實踐分塊處理手法，以具有一 定功能的裝置作為線索，反過來逆向尋求知識。學習理論知識就是為了實踐，學以致用；實踐過程

2、 中有理論分析，要能夠把實踐升華到理論。同時，強調創新意識的培養，學習中有思考，繼承中有 創新，腳踏實地，逐步獲取完整知識和技能。電子綜合課程設計是一門綜合性極強的電子技術應用型設計課程，是通信學院為電類專業本科 生開設的一門極具特色的設計性課程。電子綜合課程設計的任務在于：訓練學生綜合應用各種電子技術知識，掌握一些小型電子系統 的設計方法和制作過程的能力；培養學生們的科學性、系統性、及全面性的設計素質；在于開拓學 生的設計思路，增強他們把理論知識與實踐相結合的能力；還在于訓練學生的小組組織能力和團隊 的分工合作精神 電子綜合課程設計的教案特點是分小組進行，我們老師給我們是二人一組）。電子綜合

3、課程設計的目的是使學生在單元電路設計、系統電路分析、整機聯調、計算機輔助 設計和信息處理等方面的能力都有一個質的飛躍。培養和提高學生的科研素質、項目意識和創新精 神。真正實現了理論和實際動手能力相結合的教案改革要求。通過本課程的實行，要求學生利用計 算機進行理論設計 使用 PSPICE、 MC3和 PROTEL等軟件工具），并進行邏輯分析、仿真分析、交流 分析、直流分析和瞬態分析及印制板圖的熱分析。從而設計出實用的電路，最后利用單片機開發裝 置、示波器、邏輯分析儀，頻譜分析儀，PAL，GAL 和 EPGA等現場可編程邏輯門陳列）編程器，信號源和布線板進行實際制做和調試，最后提供出樣機和計算機W

4、ORD編輯的理論設計報告。1 / 7正弦交流電源變換器一設計任務設計一個能夠輸出100V/60Hz 的正弦交流電源變換器，其輸入電源標準為220V/50Hz 。該電源變換器的輸出功率要求在300W 以上，總諧波失真小于10%，輸出電壓中基本無直流成份。在輸入電源電壓波動 10%以內的條件下，輸出電壓波動也要小于10%。對設計任務的分析逆變器是一種將直流電 DC）轉化為交流電 AC ）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路 組成在我們使用的電器設備中，有很多產品要出口到國外去，它們不同我們國家的 220V/50Hz 標 準。在生產出口到這些國家的電氣設備時，應當用他們國家的標準的電網進行檢測。如

5、 110V/60Hz 水泵電機的生產中，電壓和頻率對它都有影響。但因為我們現實的電網標準是 220V/50Hz ，無法直 接轉換成 110V/60Hz 標準。就是采用變壓器降壓，也只能改變電壓值，而改變不了交流電源頻率。 因此，采用電子變頻的方式，是從 220V/50Hz 電網中獲取 110V/60Hz 的最簡便方法。作為逆變電源的一般設計規律，先是將 220V/50Hz 交流電轉換成所需的直流電壓，再通過PWM 調制的方式，輸出正弦交流電壓，如圖 1-1 所示。220V/50Hz這里交的流電P源WM 調制應當直采流用電壓SPW300V100V/60Hz框圖 PWM 調制 壓框圖略低于供電電壓

6、。也就是圖交流輸出3-1 中DC-DC 變換之后的電壓應當略高于輸出正弦交流是的峰值電壓。對于降壓變換，采用全橋輸出電 路，可以控制輸出正弦交流電的峰值接近于輸入的直流電壓，電壓利用率高，但激勵電路結構復 雜。采用半橋電路輸出，可以控制輸出正弦交流電的峰值在輸入直流電壓值一半以下，電壓利用率 低，但激勵方式比較簡單。 100V 正弦交流電的峰值電壓為 141V ，而 220V 正弦交流電的從 220V圖M，其換最高輸峰值電壓為 311V ，普通整流輸出的直流電壓約為 300V ，已經是 141V 的兩倍以上了。因此，采用 半橋電路輸出就可以完成逆變要求。從 220V 變換至 110V 時，可以

7、省去 DC-DC 變換環節，這樣可3-2 所示的框架。簡化電路結構。根據這一思想，將本設計的構成確定為如圖220V/50Hz交流電源100V/60Hz交流電源圖 1-2 電源變換器的構成框圖三.正弦交流電源變換器的電路組成1 60Hz 正弦振蕩電路要產生 60Hz 正弦波的振蕩器可以選擇采用 RC 文氏振蕩電路結構，如圖 1-3 所示。其中的 RW 用作頻率微調， R4、R6、R7 構成了反饋放大電路，并且要滿足 R6 : R4 : R5=1:2:3 ，同還要滿足R1=R2 。在電路組成完2R4R5+R6 的情況下振蕩器才會起振并對信號進行發大，并且電路中要求后應該在即成放大器的 8 管腳處加

8、一個 15V 的直流電壓。最終使振蕩信號輸出的峰峰值控制在5.0V在電路中元件的取值計算如下振蕩頻率若 C2取為 0.1 F，R3可取為 24k，RW 可取為 4.7k。根據關系式計算可以得voPP=5.0V 時 ，R6=0.22R5，R4=0.61 R5。2 SSPWM 電路選用產生線度較好的鋸齒波，TL494 ，是因為他的振蕩器能SPWM 調制就利用脈寬調制器 TL494 完成。為了減小激勵電路的開關損 耗，用二塊 TL494 聯用實現 SSPWM 功能，半橋式電路激勵，每一塊 TL494 的輸出各激勵一個功 率管，并且是高電平激勵，即正激勵方式。1）鋸齒波產生電路該電路的主要功能是振蕩產

9、生鋸齒波， 60Hz 交流信號經過隔直流后從 TL494 的 1 端口輸入， 由 2 端口來設置電壓比較的基準。這樣，當 1 端口輸入的正弦信號電壓往負峰值變化時， 3 端口的 電平降低，輸出脈沖寬度增大。鑒于 TL494 內部脈寬比較器的三角波電壓變化范圍為 0.2V 3.6V， 2端口的靜態電位設置為 3.5V，分壓電阻阻值比仍為 37。電路構造是應該要按以下電阻比 值進行搭配，其中 R12 : R15=2:1, R13 : R16=7:3 。還要給該電路輸入 15V 直流電源，其輸入端口是3 / 7TL494 的“ 11”、“ 12”管腳輸入。可以通過改變電阻R16 的阻值的大小來改變輸

10、出鋸齒波的寬帶。其電路構造如所示：鋸齒波產2) 電路設計 主要功能 TL494 口輸出的 向輸入。 集成放大R13C62200PR14RES2RES2R12345C52200P R1118KD3IN58 19R15RES2R16RES21IN+2IN+1IN-2IN-feedbackREFDTCoutp utctrlCTVCCRTC2GNDE2C1E1161514131261171089TL494VCC圖 1 4生電路反向調制該電路的是將“5”端鋸齒波反其中應在 器的口輸入15V 直流電源。若兩三鋸齒波同相位，就會出現同時形成正脈沖，使得兩個功率管同時導通。要避180。因此為了不使兩個功率管同

11、免這種情況出現，需要將其中一個波形移相，最理想的是移相時導通，設置了該電路模塊。圖 1 6 反向調制電路3)調制信號的正、負半周分別調制TL494 的調制特征是：第 3 端口電平越高，輸出脈沖寬度越窄。所謂 TL494 送出脈沖是指其內 部的輸出管導通。采用射極輸出時，就是正脈沖。芯片內部有 5V 基準電壓輸出。對于正、負半周分別調制，可能先將振蕩器送來的 60Hz 正弦波信號分作二路：一路信號直接 輸送至某一塊 TL494 誤差放大器的同相端，如第 1 端口，負責負半周的調制，其使得信號電平往峰 值變化時，輸出到功率管柵極的脈沖寬度加寬；另一路輸送至另一塊 TL494 誤差放大器的反相端，

12、如第 2 端口，負責其正半周的調制，也使得信號電平往峰值變化時，輸出到功率管柵極的脈沖寬度 加寬。要實現調制信號正、負半周分開調制，還需要直流電平參與控制。R27R26R15R13正半周的調制，如圖a) 9 所示。60Hz 交流信號經過隔直流后從 TL4b9)4 的R25R24輸入a)7 正半周期調制圖 1 82 端口輸入，由 1端口來設置電壓比較的基準。這樣，當2 端口輸入的正弦信號電壓往正峰值變化時，3 端口的電平0.2V 3.6V，1降低，輸出脈沖寬度增大。在 TL494 中，送入脈寬比較器的三角波電壓變化范圍為端口的靜態電圖 1 91.53.5=37。如果將正弦1.0V 正 弦 信 號

13、 放阻與分壓電阻的比為峰值控制在 1.0V ，則通過4)反饋電平對脈沖寬度的調整位設置為3.5V ，分壓電阻TL494 內部結構逆變器的輸出已經經過電容隔直流，無直流成份，需要自動控制的是交流分量的幅度。正弦振蕩電路采用模擬式實現，其幅度難以實時調整。以上的處理方式中有一個特征可以利用，就是送入脈沖比較器的正弦信號均疊加在3.5V 直流電位上，而且調制規律是統一的，都是幅度往峰值變化，脈沖寬度增大。因此，可以將這二個直流電位設置電路合二為一，對逆變器輸出的交流信號幅度取樣后轉成直流量，反饋至這一直流電位上，微調其直流電位值，改變比，從而實現輸出電壓的自動調整。5)輸出濾波電路大至3.460Hz

14、SPWM 信號的占空實驗使用的是一可以直接濾波的模塊，因為要的得到的信號的波形頻率較低可以使用低通濾波5 / 7器。四逆變器電路的集成根據以上各單元電路的設計，組合成完整無缺的逆變電路時，應該嚴格考慮各連接處的電平與相位關系。主調制器直接驅動激勵電路，所有會造成延遲的電路都加入至從調制器電路中，通過光電耦合至上激勵管，便于增大延遲量，留出足夠的死區時間。C8220FC10k00F3 30VC13C10R3 3ELECTROR3010kR3110k4.3 kR2 60.1 FkR2IC2 A3RES2LM35 86200k224ES223EC710F10CF421921RW1 a4.7 k2RC

15、3RW1 b4.7k34k0.1 F30.1 FLM35 8R7RES2R8RES2C1A1R9RES2R624k1 IN+2IN+1 IN-2IN-feed backREFDTCoutpu tctrlCTVCCRTC2GNDE2C1E1TL4 94162R2 83kPC81 7R1 0RES2IC6 AT12N22 22R3 0R3210k2LM39 3R3 4T22N29 07T4MOD6DIODER1 4RESR1 31230.0 1 F78R1 71kD31 N581920 0P56C6R1 2IC4RES2161IN+2IN+1IN-2IN-15feed backREF14DTCou

16、tpu tctrl13CTVCC12RTC211 10GNDE210C1E19TL4 944D7C1 4T3DIODEOUTMOSFET NC1 5OUT圖 1-17 半橋式逆變器總電路品質因數五 . 提高逆變器的因為有逆變電路進行隔離，最后的輸出負載不再對交流電網構成直接影響。但逆變器前端的整 流電路會影響到取電的品質因數。六 . 電路裝配和調試1:在該電路的的調試中首先要測試的是產生60HZ 正弦信號的 RC 文氏振蕩電路。在測試中要給該振蕩電路輸入 15V 的直流電壓，由實驗室穩壓電源提供。在 LM358 的輸出端口“ 1”管腳處用示波 器進行信號檢測輸出波形為正弦信號，峰峰值為7.2V,波形頻率為 58.8HZ 。2:其次測試的是由 TL494 構成的鋸齒波振蕩器，測試該模塊時需要在“11”、“ 12 ”端口輸入 1