正弦波逆变电源范文精选

摘 要： 在野外供电不便的情况下，为了给各类维修工具及电子仪器供电，采用了ATmega8单片机编程控制脉宽调制芯片TL494及开关管专用驱动集成IR2110，逆变产生纯正弦波交流电压，设计得到了一种智能化程度较高的正弦波逆变器。通过实际应用证明，该逆变器具有便于携带、功耗低、性价比高、抗干扰能力强等特点。

关键词： ATmega8； TL494； 逆变器； 正弦波

中图分类号： TN710?34； TP271 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）08?0149?04

0 引 言

在风电行业中，经常需要在野外对风机进行维修，这时必须为各类维修工具和仪器进行供电。因此，设计一种便携式、低功耗、智能化的正弦逆变电源来为这些设备供电是十分必要的，可大大提高维修风机的效率。本文正是基于这种情况下而设计的一种基于单片机的智能化正弦逆变电源。

1 正弦逆变电源的设计方案

本文所设计的逆变器是一种能够将 DC 12 V直流电转换成 220 V 正弦交流电压，并可以提供给一般电器使用的便携式电源转换器。目前，低压小功率逆变电源已经被广泛应用于工业和民用领域。特别是在交通运输、野外测控作业、机电工程修理等无法直接使用市电之处，低压小功率逆变电源便成为必备的工具之一，它只需要具有一块功率足够的电池与它连接，便能产生一般电器所需要的交流电压。由于低压小功率逆变电源所处的工作环境，都是在荒郊野外或环境恶劣、干扰多的地方，所以对它的设计要求就相对很高，因此它必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强、电气性能好等特点。

针对这些特点和要求，研究一种简单实用的正弦波逆变电源，以低价实惠而又简单的元器件组成电路来满足实际要求，定会受到市场的普遍欢迎。当前，设计低功率逆变电源有多种方案，早期的设计方案是直接将直流电压用关管进行控制，在50 Hz方波的作用下，产生220 V的方波逆变电压。

摘要：文章介绍了一种采用DSP来实现SPWM数字化控制的逆变电源设计方案，描述了该逆变电源的硬件工作原理，SPWM波形的产生原理和系统控制算法，通过逆变电源的制作证明其可行性，是一种实用的控制方案。

关键词：逆变电源；DSP；SPWM；PID控制；保护电路

中图分类号：TM464　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)04-0106-02

随着新能源产业的发展，对逆变电源输出特性和稳定性的要求也越来越高。而目前的逆变电源的控制趋势是往数字化发展，数字化可以实现电路的简化，输出特性和效率的提高。本文设计并研制了1kw样机，实验结果表明在减少谐波和提高响应速度方面具有优越性。

一、逆变器原理和结构

逆变系统电能变换主要由二部分组成：前级的DC-DC变换器以及后级的DC-AC变换器。前级需要将地输入的直流电压升压直420V以上，通过直流母线的连接，再利用DC-AC变换器将直流输入转变成220VAC的交流输出。DC-DC升压部分选择推挽结构，DC-AC逆变部分采用全桥逆变结构。

核心控制电路使用TMS320F28023，输出SPWM控制信号，控制后级驱动芯片。

图1为逆变电源主体结构图：

摘要: 风能和太阳能是大自然的可再生绿色能源，风光互补型正弦波逆变电源可以将这两种可再生能源发电合理配置，为人们提供持续稳定的正弦波交流电。文章介绍了适用于风能太阳能互补的单相正弦波逆变电源的硬件结构、工作原理以及充放电控制的设计方法。

关键词: 全桥逆变，风光互补，正弦脉宽调制

[Abstract] wind energy and solar energy is the nature of renewable green energy, beautiful complementary sine wave inverter can put the two kinds of renewable energy power allocation, provide sine wave alternating current steady for the people. The article introduces the suitable for wind energy and solar energy complementary single-phase sine wave inverter hardware structure, working principle and the charge and discharge control design method.

[keyword] full bridge inverter, Wind-solar complementary, sinusoidal pulse width modulation

中图分类号：TM919文献标识码：A

一、风光互补型电源系统

（一）太阳能和风能在资源上的互补性：

太阳能是地球上一切能源的来源，风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。图1.1为某地10月份的一天中太阳能和风能资源的分布。可以看出：白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，地表温差变化大而风能加强；在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件理想的独立电源系统。

【摘要】 目前，我国的汽车电器市场十分火热，大功率车载逆变器的设计受到了人们的关注。本文笔者结合实验研究，重点分析了车载逆变电源逆变器设计中PIC单片机的应用，具体如下。

【关键词】 车载逆变电源 逆变器 PIC单片机 单极性正弦脉宽调制（SPWM）

当前，随着单片机技术的不断发展，其在各种电器设备的设计之中也逐渐被广泛应用。因为车载电器在汽车上的普遍使用，关于车载电源的需求日益增高。同时电源质量也成为各种电器设备质量的基础和保障，因此在车载电器中对于PIC单片机的应用也随之加大。

一、车载逆变电源概述

车载逆变电源主要的作用就是把DC12V的直流电转变为AC220V的交流电，方便车上电器的使用。并且车载逆变器一共有两类：一类是输出电压谐波含量较高，但是连续性不好的方波逆变器以及准正弦波逆变器，另一类是应用单极性正弦脉宽调制技术的纯正正弦波逆变器，这种逆变器的负载适应范围更宽。另外，在当前的技术水平下，单极性正弦脉宽调制技术主要有模拟以及数字这两种产生方式，其中模拟的方式电路复杂，操控困难；数字的方式主要是利用了单片机，电路简单可靠，灵活性大，运用广泛。同时，PIC单片机具有速度快、功耗低以及良好的抗干扰性等特点，广泛应用在车载逆变电源逆变器的设计之中。

二、关于单极性正弦脉宽调制技术的调制原理

从理论上分析，单极性正弦脉宽调制的方式主要有三种：单极性正弦脉宽调制、双极性正弦脉宽调制以及单极性正弦脉宽倍频调制。另外，因为PIC系列的单片机CCP模块在进行单极性倍频调制时具有一定的限制性而无法完成，所以，通常情况下关于PIC系列的单片机CCP模块主要应用的调制方式为单极性正弦脉宽调制以及双极性正弦脉宽调制这两种方式。在逆变器的主电路拓扑结构中，在电路利用双极性SPWM调制方式进行信号控制时，其两两相对的开关必须保持一致，同时两路的开关信号呈现互补，这样才能够为单极性SPWM调制方式进行信号控制。

三、关于正弦波逆变器控制电路的硬件设计

摘 要：本项目设计的太阳能光伏控制逆变一体机可以实现蓄电池的充放电控制，太阳能发电、市电双路自动切换供电，并能根据负载的大小切换两路输出，保证供电的连续性、提高了使用的灵活性，大大节约了市电的使用。一体机逆变输出为纯正弦波，用电器适用范围广。

关键词：控制电路；逆变电路；市电切换；单片机；蓄电池

中图分类号：TM92 文献标识码：A

当今，电在人们生活中的地位是非常重要的，日常生活中的用电主要靠市电。但随着石油、煤炭等不可再生能源的消耗，能源危机越来越严重，太阳能作为新能源，其利用越来越受到重视。在无电地区，电力不足地区，或者节能环保意识强的地区，太阳能是首选的能源。独立太阳能光伏发电系统以其灵活、便捷的优点在很多场合使用，但是，现有的独立太阳能光伏发电系统在使用中还存在一定的问题：首先，其功能较为单一，只能是太阳能供电，输出仅为蓄电池逆变输出，当光照不足时，无法保证电源不间断；其次，光伏系统需自行连接，用户容易错误安装或勿操作；再次，交流电源输出波形为方波或修正正弦波，对电器影响巨大，严重的可造成电器损坏。基于此，设计了本一体机，把太阳能光伏发电与市电连接在一起，能根据蓄电池电压情况自动切换太阳能发电和市电，逆变输出失真度小的正弦波，大大节约市电能源及满足用电器的使用要求。

1 太阳能光伏控制逆变一体机

图1是本系统的结构图，主要组成部分是：太阳能电池、蓄电池、充放电控制器、纯正弦波逆变电路、太阳能市电切换电路。

在本系统中，主控芯片为单片机ATMEGA16，通过单片机及其电路完成对蓄电池的充放电的控制、逆变的控制、市电切换的控制。具体功能如下：

（1）本系统是根据家庭、通信、电力系统的电源管理模式而设计的电源系统，额定输出功率300W，具有太阳能逆变、市电超短时间自动切换功能，为用户提供稳定不间断的交流供电。

[摘要] 设计一款以PIC单片机为控制核心的车载逆变电源，单片机作为正弦脉冲宽度调制（SPWM）的控制器，提供稳压、欠压保护等功能，把汽车蓄电池的12V直流电转变成220V纯正弦交流电。

[关键词] 车载逆变电源 正弦脉宽调制 单片机

1 引言

随着社会的发展，人民生活水品的不断提高，汽车逐渐进入了大众的家庭中，有车族们已经不仅仅将汽车作为一种代步工具了，而开始将其作为一种享受生活的工具。有车族在户外需要使用的电子设备越来越多，例如汽车音响、车用DVD、车用冰箱、手提电脑、手机充电器和各种电源适配器等等，而这些电子设备一般都需要用市电220V供电，汽车所能提供的电源是蓄电池，一般小车是12V，因此要使用这些设备必须配备电源转换器，即车载逆变电源。车载逆变电源一般使用汽车电瓶或者点烟器供电，将汽车蓄电池的 12V直流电转变成一般电器所需要的220V交流电。在发达国家车载逆变电源是每辆车必须具备的。据统计，国内配备这种转换器的车辆还不足20%，加之每年汽车销售量居高不下，因而电源转换器在国内有很大的市场前景。

传统车载逆变电源都是准正弦波的逆变电源，也就是输出的交流电是方波220V，多采用PWM集成控制芯片控制逆变电路输出，如SG3525或TL494，存在着输出谐波大，效率低等问题，适用的负载较窄。本文介绍了一种输出为稳定、平滑的纯正弦波的车载逆变电源，以PIC单片机作为主控制器，产生逆变器的SPWM信号，经输出滤波后可等到标准的正弦波，同时具有稳压、过流保护、欠压保护等功能，使逆变电源的适用负载更广。

2 纯正弦车载逆变电源系统原理

纯正弦车载逆变电源系统原理如图1所示，主电路部分：蓄电池的12V直流电通过DC/DC升压电路升压为350V的高压直流电，DC/AC逆变电路将高压直流电转变为交流 SPWM波，通过LC滤波后得到纯正弦的220V/50HZ交流电。控制电路部分：主控电路是以Microchip的PIC16F74芯片为控制核心，该芯片是一款RISC高性能的CPU，仅含35个单字节指令，带有8位AD，双路PWM输出，3个定时/计数器，带UART接口，195个字节RAM，4k×14Bit的Flash存储器，保密性好，其指令速度在外部晶振20MHz下，可达200ns的指令周期。由PIC16F74产生两路SPWM控制信号，通过隔离驱动后控制DC/AC逆变电路的功率开关器件，并实时检测电压电流，保证输出电压恒定，电池欠压或过流时采取相应措施报警及保护。

3 主电路原理及设计

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。

摘 要：本篇文章全面详细的分析了双变流器串-并联补偿式UPS电源中所采用的控制方式以及具体的信号检测措施是。并且利用对无功率检测技术以及谐波技术进行深入研究之后，通过三相电路瞬间无功的理论来达到了对无功电流、谐波进行实时补偿的目的。而当电源自身的电压并非是额定值，且其中还含有谐波电压、谐波电流、无功电流的情况下，其电源输入极在这一过程中的功率因素、正弦波为1，其过程中所呈现出来的额定值正弦波被负载电压所控制。这一仿真结果直接证明了，该控制策略所具有的正确性。

关键词：双变流器串-并联补偿式UPS；无功电流；谐波

UPS也被称之为不间断的电源，这一类电源形式通常都是被直接使用到用电负载或者城市电网之中，而利用这一技术的主要目的就是为了能够最大限度的改善负载过程中的供电质量，当市电出现用电故障的过程中，其负载设备在这一过程中便能够用最大限度的确保正常运行。UPS在实际使用的过程中，不但能够达到供电无中断的效果，还拥有者对电压进行稳定并且抵抗电场干扰的作用。就目前来说，市场上已经出现了大量的不同类型UPS，而不同UPS的具体运行方式也有所不同，例如后备方式、双变换在线式、在线互动式、双变流器串-并联在线补偿式等四种主要的类型。

1、双变流器串-并联补偿式变换型UPS功能

双变流器串-并联补偿式变换型UPS和以往传统的变换UPS相比较而言，其在电能变化、系统结构中都引入了大量的概念，其中不但将以往传统的UPS功能进行了保留，还极大的提升了输出电压所具有的质量，促使其中所存在的大量指标在这一过程中得到了极大的改善，不但最大限度的减少了其电源对于电网所造成的污染现象，最为重要的一个因素就在于其自身不仅输入能力高，可靠性也极高，是当前各个方面都最为理想的UPS系统。

但是，双变流器串-并联补偿式UPS所具有的性能是否优秀并不是由自身来决定，而是由内部的控制策略来进行确定。再加上补偿式的UPS一般都是使用两个变换器：主变流器、串联补偿变流器，而这两个变流器在实际使用的过程中则必须要把同步协调控制作为控制措施。所以，下文主要针对这两种不同变流器所涉及到的同步协调控制措施进行了全面详细的探讨。该策略不仅把串联变流器转变成为了基波正弦电流源，而并联变流器自身也被控制为基波正弦电压源，通过这一方式，能够最大限度的实现电源电压在并非是额定值环境，并且在包含有谐波电流、无功电流、谐波电压的情况之下，其电源输入的电流必须要控制成为正弦波、功率因素接近1的情况下，而其中的负载电压在这一过程中则直接会被控制成为额定的额定值正玄波。利用仿真实验的方式，充分的验证了UPS自身有着较高的功率因素，其中的输出电压在这一过程中极为稳定。并且在市电完全正常的情况下，

2、补偿式UPS的电路拓朴

双变流器串-并联补偿式UPS的电路结构（只画出了一相）主要由三相补偿变压器、三相补偿逆变 器、三相主逆变器、主静态开关、旁路静态开关、输入输出滤波器及蓄电池组等部分构成。补偿逆变器通过补偿变压器串联连接在市电电源与负载之间，其容量约为系统总 容量的20%左右，主逆变器并联在系统输出端，其容量等于UPS系统容量。当输入电源电压波 动小于±15%，频率波动小于±3%时，由Delta逆变器和市电电源共同对负载供电，其稳压精 度为±1%（其中85%～100%来自市电电源，0%～15%来自Delta逆变器）；当输入电源超过上述 电压和频率范围时，系统转入蓄电池供电方式，由主逆变器为负载提供100%的不间断纯净正 弦波电源。市电正常时，Delta逆变器只需补偿与市电电压和系统输出电压差有关的功率， 故损耗小，效率高，功率余量大，过载能力强。

摘 要：设计在市电正常时先将交流电整流、滤波为直流，再逆变为交流。本设计采用正弦波单相逆变电源控制芯片U3990F6-50作为主控芯片；设计由九个单元构成：主电路单元、主控制单元、反馈单元、辅助电源单元、充电单元、功能保护单元、驱动单元、显示单元、Boost升压电路单元。当输入电压过低时，用Boost升压电路对输入电压升压，使逆变之前的电压维持在40V以上，使电压和负载调整率大大提高了。

关键词：不间断电源（UPS）；正弦脉宽调制；电压电流双闭环控制

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01

一、设计方案论证

方案一：采用DSP作为核心控制器，主电路采用半桥逆变。这种方案控制部分功能强大，可同时控制逆变主电路和各个分支电路。但半桥逆变电压利用率低，要求输入电压很高。而且DSP控制的成本较高，程序复杂，给设计增加了难度.

方案二：SPWM逆变器

SPWM型变换器是给逆变器固定的直流电压，通过开关元件有规律的导通和关断，得到由宽度不同的脉冲组成的电压波形，削弱和消除某些高次谐波，得到具有较大基波分量的正弦输出电压。

方案三：采用U3988作为控制核心，逆变主电路采用全桥逆变。这样可以做到硬件电路简单，电路可靠性增强，设计周期变短。这样输入电压不用提到很高就可输出要求的电压。

摘要：为满足风力发电系统对纯正弦波逆变器的要求，设计了一种以EG8010-SPWM为核心的逆变器。主电路采用升压斩波电路和单相全桥逆变电路，降低了噪声，提高了效率。控制电路采用EG8010-SPWM纯正弦波逆变发生器芯片，简单可靠、易于调试。实验表明该逆变器输出电源稳定、安全、波形失真小，具有很好的应用前景。

关键词：Boost DC/DC转换器；EG8010-SPWM；MOSFET驱动；逆变电路DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.11.017

输出过压保护。

户用风力发电系统纯正弦波逆变器主要由DC/DC转换电路、DC/AC逆变电路、输出电路、控制电路、驱动电路、辅助电源等构成，同时系统中还要对输出的电流和系统的温度进行反馈，监控过压、过流、欠压和过温情况，系统结构框图如图1所示。

风力发电系统逆变器的主电路(如图1所示)包括DC/DC变换电路、AC/DC逆变电路、LC滤波电路等，其中逆变电路是整个主电路的核心。DC/DC变换电路的功能一方面调节输出直流电压使之与后级的逆变电路输入相匹配，来减轻逆变电路的控制负担；另一方面完成有源功率因数校正，提高逆变器的输入功率因数并抑止输入电流的高次谐波，本文直流变换电路采用升压斩波电路。逆变电路为单相全桥逆变电路，当输出交流侧接感性负载时需要提供无功功率，因此在每个功率管的集电极与发射极间并联了快恢复二极管，以便为无功功

整输出交流电压大小。

电流检测电路

电路如图8所示，采样MOS管源极的输出端电流并通过4个康铜丝并联反馈电压信号，一方面信号送到EG8010芯片引脚(14)，该引脚内部的基准峰值电压设定为0.5V，过流检测延时时间600mS，当某种原因导致负载电流偏高超出逆变器的负载电流，EG8010根据引脚(9)PWMTYP的设置状态将输出SPWMOUT1～SPWMOUT4到“0”或“1”电平，关闭所有功率MOSFET使输出电压到低电平，该功能是主要保护功率MOSFET和负载。