车载正弦波逆变器的研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇车载正弦波逆变器的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

该正弦波逆变器选择推挽升压电路和全桥逆变电路两种拓扑作为主电路的基本结构。推挽电路、高频变压器和高频整流电路完成直流升压，在后级逆变环节，采用正弦脉宽调制（SPWM）控制方式，把直流电压逆变成220V/50Hz的正弦交流电。

【关键词】推挽电路 全桥逆变 正弦脉宽调制

1 前言

汽车已经是普遍交通工具，方便汽车生活的电器设备需要可靠的电源供电，车载储能设备电压一般为12V或24V，而用电设备一般需要220V/50HZ交流电源供电。因此，需要将12V低压直流电变换为220V交流电。现有产品大多为方波或准正弦波输出，效率低，谐波含量高。因此，研究效率高、可靠性高的正弦波车载逆变器具有重要意义。

2 正弦波逆变器的结构

根据车载逆变器输入和输出的要求，逆变器的整体结构由两部分组成，第一部分实现直流升压功能，第二部分实现逆变功能。实现升压和逆变功能的方案很多，但各有优缺点。

（1）DC-DC变换部分：Boost电路可以实现升压，但升压能力有限，输入输出没有隔离，效率低；半桥变换器的等效输入电压为实际输入电压的一半，电压利用率很低；全桥变换器所用器件多、控制复杂、成本高；推挽逆变加全桥整流电路升压能力比boost电路强，输入电压利用率比半桥电路高，所用元器件比全桥电路少且控制电路相对简单，同时实现了输入输出隔离。因此，本次设计采用推挽升压加全桥整流的设计方案实现直流升压。

（2）DC-AC变换部分：逆变部分一般采用全桥逆变电路，控制电路设计多种多样，输出电压波形各不相同，采用模拟芯片如SG3524等可以得到方波输出电压，采用移相控制、多重结构等可实现准正弦波输出，实现正弦波输出常用方法是单片机控制，但电路复杂、成本高、可靠性差。此次设计采用集成控制芯片TDS2285，该芯片是一款专门用来制造高纯正弦波逆变电源的控制芯片，它是用程序来产生SPWM波的，所以不需要基准源，也不需要调制电路，稳压电路简单，不用考虑相移补偿。

3 具体电路设计

按上述设计方案，完成电路设计、参数计算及器件选型、变压器制作等工作。

（1）推挽升压电路设计。推挽升压电路由推挽电路，升压变压器，高频整流电路及TL494构成的控制电路组成。TL494控制电路如图1所示。

推挽电路在每次电流回路中只有一个开关管，通态损耗较小，适于低电压输入场合。开关管根据功率及工作频率要求选用功率MOSFET，通过参数计算选择NEC4145。

变压器设计是升压电路的难点，首先根据电路参数要求选择磁芯材料确定B，然后计算core的AP值，再查阅TDK数据手册选用core。通过计算查表选择ER35，材质选PC40；根据输入输出电压值及占空比计算变压器初级和次级的绕组匝数，根据功率要求计算电流大小，依据电流选择导线直径，初级6T加6T，导线用铜箔，次级选0.71线一根绕180T，变压器制作过程中应注意绝缘设计。

高频整流电路选用全桥结构，根据频率要求整流器件选用超快恢复二极管SF28。

（2）全桥逆变电路设计。逆变电路采用全桥形式，根据电压及电流要求，开关管选用IRPF460。其控制信号由逆变控制芯片TDS2285产生。为了防止逆变器发生“直通”现象，必须设置一段死区时间。用非门MM74HC04、与非门74HC00、RC微分电路构成死区电路设计。由于控制芯片输出的SPWM脉冲波电压值有限，不能直接驱动MOS开关管，同时为了防止主电路对控制电路的影响，它们之间必须进行隔离。

4 焊接和调试

PCB版图制作焊接完成无误后进行测试，测试分两步进行，分别对前级DC-DC变换器和后级DC-AC变换器进行测试。

前级调试：在输入端接一个15A的保险丝，后级功率电路的高压保险丝不要安装。把万用表直流电压档接在高压电解电容两端，接电源，调试驱动电路的电位器，使高压输出在340-380V之间。

后级调试：调好前级后，在后级功率电路的高压保险丝座上，装上一个1A的保险丝，在高压电解电容两端接上一个60V左右的电压，作为母线电压，在AC输出端加上适当电阻做负载，可以测到正弦波电压大约在40V左右。

联机：在前后级都正常的情况下，可以把前后级联起来，完成整机调试。AC输出端的负载去掉，接上示波器，调整SPWM驱动电路电位器，把它调在220V左右停下。

5 结论

通过以上分析、设计、制作和测试说明：前级采用TL494控制推挽升压电路，后级采用TDS2285输出SPWM信号控制全桥逆变电路，可以实现输入直流12V到输出交流220V正弦波的变换，输出电压基本稳定，效率基本达到要求。经实验论证，该逆变电源稳定，性能可靠。

参考文献

[1]刘凤君.实用电源技术丛书-正弦波逆变器（第一版）[M].北京：科学出版社，2002.

[2]杨成明.车载逆变电源的研究与设计[D].大连：大连海事大学，2005.

[3]丁成伟，高鹤，赵一忠等.一种实用车载逆变器的设计[J].电子产品世界，2008.

作者单位

辽宁工业大学电子与信息工程学院 辽宁省锦州市 121001