毕业设计说明书 - 图文(2)

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2009)

目 录

1. 前 言 ...............................................................................................................1 1.1 概述 .....................................................................................................................1 1.2 课题来源及基本技术要求 .................................................................................1 1.3 主要设计内容及设计思路 .................................................................................1 1.4 预期成果及其意义 .............................................................................................2 2. 主电路的设计 .......................................................................................................2 2.1 主电路部分电路工作原理 .................................................................................2 2.2 桥式整流电路 .....................................................................................................2 2.3 电压型逆变电路的设计 .....................................................................................5 2.4 关于固态继电器的介绍 .....................................................................................7 3. 控制电路的设计 ...................................................................................................9 3.1 辅助电源部分 .....................................................................................................9 3.2 启动延时部分 ................................................................................................... 11 3.3 输入过压、欠压报警部分 ...............................................................................14 3.4 全桥电路驱动部分 ...........................................................................................18 3.5 脉宽产生电路 ...................................................................................................23 4. 试验结果 .............................................................................................................27 5. 结束语 .................................................................................................................28 参考文献 ..................................................................................................................29 致 谢 ..................................................................................................................30 附 录 ..................................................................................................................31 附录1电路原理图 ..................................................................................................32 附录2 PCB图 ..........................................................................................................33 附录3元器件目录表 ..............................................................................................34

盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2009)

方波逆变器及其控制电路的设计

1. 前 言

1.1 概述

简单地说，逆变器就是一种将直流电转变为交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个“移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。

1.2 课题来源及基本技术要求

方波逆变器有着广泛的应用。如何通过市电安全的获得高频方波电压需要合理组织方波逆变器控制电路各组成部分间的关系，使之称为一个完善可靠的系统，并有效提高方波逆变器的效率具有重要意义。

在地下资源勘探作业中，如地下水勘探、石油勘探等，传统的勘探方法常采用所谓“地震法”，即在勘探地域用炸药人为造成一个“微型地震”，通过测取“地震波”，分析地下资源的性质及其分布。这种方法极大的花费人力、物力，应用范围也有限，因此，在许多场合已逐渐为“电法勘探”所代替。

方波逆变器在电加热采油中频电源设计、超音频感应加热电源的锁相控制策略、固态高频LLC电压型感应加热谐振、利用IGBT串联的感应加热电源研究、高频感应加热电源、超音频感应加热电源的研究中都有广泛的运用。

原理样机的技术指标：输入电压220±10%VAC；输出电压300V/10kHz~20kHzAC；功率1kVA。

原理样机设计的具体要求：分析方波逆变器的工作原理，对电路工作的具体模态做详细的分析，画出每个模态的等效电路，写出每个模态时电路中的数学关系；根据样机的参数合理选择变换器中的电力电子器件，合理设计出电路中的磁性元件，包括变压器磁芯的型号、绕组的匝数、导线直径等相关参数；根据所选各种器件的封装，画出PCB图，并调试方波逆变器。 1.3 主要设计内容及设计思路

1.3.1 主要设计内容

比较各种方波逆变器的主电路工作原理，选择合理的方波逆变器的主电路；设计方波逆变器的控制电路，包括启动缓冲电路、PWM信号产生电路、驱动电路；设计

1

方波逆变器及其控制电路的设计

各种保护电路，包括输入电压的过压/欠压报警电路。

1.3.2 设计思路

根据设计内容的要求，本设计主要是完成方波逆变器及其控制电路的设计。选择合理的方波逆变器；分析全桥型方波逆变器的工作原理，根据输入、输出参数合理选择主电路元件；对控制电路进行设计，包括辅助电源的设计、启动延时电路、PWM发生电路、输入欠压、过压保护电路以及驱动电路。合理组织这些控制电路间的关系。 1.4 预期成果及其意义

设计方波逆变器的主电路、控制电路和保护电路，制作出实物；通电，调试方波逆变器，当输入电压220±10%VAC时，输出电压为300V/10kHz~20kHzAC，功率为1kVA。

2. 主电路的设计

2.1 主电路部分电路工作原理

主电路图如图2-1所示，220V交流市电经过桥式不控整流电路整流，经电容C1滤波后获得相对比较稳定的直流电。图2-1中，S1、S2代表两个固态继电器。四个MOSFET（V1、V2、V3、V4）组成的电压型逆变器将整流电路输出的直流电转换为高频交流方波电压。

idVD1VD3S2V1V2TB-交流方波输出V3R1V4TA-u2i2220VVD2VD4iC1udC1+S1

图2-1 主电路图

2.2 桥式整流电路

2.2.1 桥式整流电路的工作原理

图2-1中四个二极管VD1、VD2、VD3、VD4构成桥式整流电路：电容滤波的不可控整流电路。在交—直—交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合中，大量应

2