摘要车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz 交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。
在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。
本文重点对车载逆变器进行研究。
将逆变器分为逆变电路，控制系统和滤波电路三个主要部分。
逆变桥采用三相全桥逆变电路，为了简化整个逆变主电路的设计，逆变电路采用了将IGBT单元；驱动电路；保护电路等结合在一起的IPM。
控制系统由控制调节器，矫正环节和时间比例控制及脉冲形成环节构成。
本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。
而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。
设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。
关键词：车载逆变器脉冲调宽保护电路正弦波SG3525AAbstract12V DC car inverter can the car into 220V/50Hz AC electronic devices, commonly used in car electronic equipment. Inverter application in daily life is very broad, such as laptop computers, video recorders, and some electric tools.The design of the inverter can be divided into three main parts: the power stage circuit,control system and filtering circuit.Control system consists of PWM generating circuit,compensative circuit,and control regulator. This design has a flexible, applicable to a wide range of features, and can basically meet the practice needs. And the design of high frequency inverter with noise reduction, response speed and the circuit to adjust the flexible advantages. Designed to meet the development trend of miniaturization of the power inverter, lightweight, high-frequency and high reliability, low noise.Keywords:car inverter pulse, width modulated, protection, circuit sine wave, SG3525A目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 前言. (5)1 现代逆变技术的概念 (6)1.1 现代逆变技术的概念 (6)1.2 现代逆变技术的分类 (6)1.3. 现代逆变系统基本结构 (7)1.3.1 输入电路 (7)1.3.2 输出电路 (7)1.3.3 控制电路 (7)1.3.4 辅助电路和保护电路 (8)1.3.5 逆变主电路 (8)1.4 逆变电路的优势 (8)2 设计总体目标 (9)2.1 设计要求及系统指标 (9)2.2 总体方案的选取 (9)3 整体电路设计 (11)3.1 逆变电源整体框图 (11)3.1.1总电路图 (11)3.2 脉宽调制技术及其原理 (12)3.2.1 PWM控制的基本原理 (12)3.2.2 PWM逆变电路 (13)3.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法 (14)3.3.1 技术原理 (14)3.3.2 自然采样法 (16)4 逆变电源元器件特性及各部分电路设计 (19)4.1 正弦波脉宽调制技术的实现方法 (19)4.1.1 场效应管 (19)4.1.2 稳压管 (19)4.1.3 与门 (20)4.1.4 变压器 (21)4.1.5 电流互感器 (21)4.2 单相半桥电压型逆变电路原理及其工作波形 (22)4.3 各变换电路设计 (22)4.3.1 DC/DC变换电路 (22)4.3.2 DC/AC变换电路 (24)4.4 保护电路 (26)4.4.1 电源输入过压保护电路 (26)4.4.2 输入欠压保护电路 (26)4.4.3 过热保护电路 (27)4.4.4 输出过压保护电路 (28)4.4.5 输出过流保护电路 (29)5单元电路测试分析及结果 (31)5.1电路测试 (31)5.1.1 555多谐振荡器测试 (31)5.1.2D触发器测试 (31)5.1.3 示波器的测试 (32)5.2 测量结果 (33)5.2.1 输出电压测量结果 (33)5.2.2 输出电流测量结果 (34)5.2.3 输出频率测量结果 (34)总结 (36)致谢................................................................................. 错误!未定义书签。
参考文献 (38)前言逆变电路较为常用的是SPWM控制方式。
这种方式较容易用模拟电路实现，但脉冲稳定性和抗干扰能力差。
市售的用于三相逆变电源的数字控制集成芯片，如HEF4752等，又存在运算速度受处理器的字长因素影响、价格昂贵等问题。
本文介绍了一种用高频开关电源代替变压器升压和隔离的三相逆变电源系统，提出了一种新型实用的预置相位PWM数字控制方案，其基本思想是将SPWM对应于开关管的脉宽通过仿真预先计算出来，转换为十六进制数后存储于EPROM内。
经地址扫描、锁存后，将预置于EPROM内的数值转换成对应的触发脉冲，以驱动逆变器主电路开关管。
逆变控制电路仅采用一片EPROM及几片集成芯片构成，整个控制器硬件结构简单，降低了成本。
1 现代逆变技术的概念1.1 现代逆变技术的概念随着各行各业对控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备都不是直接使用通用的交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式，逆变电路是其中的主要组成部分。
现代逆变技术是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体交流技术、脉宽调制技术（PWM）、磁性材料等学科的基础上的一门实用技术。
现代你变技术主要包括三部分内容：半导体功率集成器件机器应用、功率变换电路和逆变控制技术。
1.2 现代逆变技术的分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同形式进行分类。
其主要分类如下：(1)按逆变器输出交流的频率: 可以分为工频逆变、中频逆变和高频逆变。
工频逆变一般指50~60Hz的逆变器；中频逆变的频率一般为400H到十几kKz；高频逆变的频率则一般为十几kHz到MHz。
(2)按输出相数可分为：单相电路和三相电路。
(3)当逆变器电路输出的交流电能直接作用于负载时，称为无源逆变；凡输出电能馈向公共交流电网时，则称有源逆变。
(4)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。
(5)按功率器件可分为：半控型器件组成的电路和全控型器件组成的电路。
(6)按输出稳定的参量：可分为电压源和电流源两类。
(7)按输出电压或电流的波形：可分为正弦输出逆变和非正弦输出逆变。
(8)按控制方式，可分为调频式（PFM）逆变和调脉宽式（PWM）逆变。
(9)按开关电路的工作方式，可分为谐振式逆变、定频硬开关式逆变和定频软开关式逆变。
1.3. 现代逆变系统基本结构图1.1 现代逆变系统基本结构1.3.1 输入电路逆变主电路输入为直流电，可以是直流电网、蓄电池储存的直流电，或者是直流发电机发出的直流电，此时输入电路包括滤波电路和EMI电路；如果是交流电网整流后获得的直流电，则除了滤波和EMI 电路外，首先还要有整流电路1.3.2 输出电路输出电路一般都包括输出滤波电路和EMI电路，对直流负载的逆变系统包括输出整流电路。
对于开环的逆变系统，输出量不用反馈到控制电路，而对于闭环控制系统，输出量还要反馈到控制电路。
1.3.3 控制电路控制电路的功能是按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变器开关的导通和关断，从而配合逆变主电路完成逆变功能。
在逆变系统中，控制电路和逆变主电路同样重要。
1.3.4 辅助电路和保护电路辅助电路的功能是将逆变的输入电压变换成合适控制电路工作的直流电压。
可以采用工频降压、整流、线性稳压的方式，或DC/DC变换器。
保护电路主要包括:输入过压、欠压保护；输出过压、欠压保护；过载保护；过流和短路保护；过热保护。
1.3.5 逆变主电路逆变主电路是有开关器件等组成的变换电路，分为非隔离式和隔离式两类。
1.4 逆变电路的优势高频化、高性能化、并联及模块化、小型化、高输入功率因数化、数字化和智能化等。
2 设计总体目标2.1 设计要求及系统指标车载逆变器是一种能够将DC/12V 直流电转换为和市电相同的AC/220V 交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。
通常设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰大。
因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小，重量轻，成本低，可靠性高，抗干扰强等特点。
逆变电源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，因而本设计要求输出电压波形为准正弦波，以克服方波逆变器不能带感性负载的特点。
本设计对逆变电源的要求有：（1）环境温度：-25℃- +40℃（2）海拔高度：≦3000m（3）输入12VDC（4）额定输出电压：V o=220V AC（5）输出有过压保护（6）额定输出功率：200W（7）输入有过压保护和过热保护2.2 总体方案的选取根据电路输入电压低，电流大的实际特点，对比了目前常用的推挽式、半桥式、全桥式的优缺点后，升压电路采用了推挽变换电路，其电路结构如图2所示。
它具有使用功率开关器件数量少、驱动电路简单等优点。
控制集成芯片采用TL494，芯片提供了一个内部基准电压(5V±1％),其内部误差放大器有一个共模电压范围，工作电压范围宽(8～40V),最高工作频率可达300kHz，在CT脚和放电脚之间用单个电阻连接可对死区时间进行调整。