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500W车载逆变电源的研究与设计
| 论文题名： | 500W车载逆变电源的研究与设计 |
| 关键词： | 车载逆变电源;隔离升压;推挽拓扑;全桥逆变;SPWM控制 |
| 摘要： | 近几年，汽车已由最初的代步工具逐渐发展成为集办公娱乐为一体的交通工具:除了常见的车载DVD音响系统外，车载电视，车载冰箱，笔记本电脑等电器产品也成为人们的需求，而这些产品大部分需要220V/50Hz的正弦交流电供电。一般私家轿车的蓄电池只能提供12V的直流电压，逆变电源能将12V的直流电压转换成220V/50Hz的交流电供一般电器产品使用，因此研究一款性能比较高的车载逆变电源具有十分重要的意义。 传统的车载逆变电源主要以典型的纯正弦波集成芯片为主控芯片，电路结构复杂，启动困难，且不易做系统功能的扩展设计。本文设计了一种以单片机为主控芯片的两级式级联车载逆变电源，对驱动电路进行改进，保证了开关管的可靠导通与关断，对控制策略进行改进解决了以往车载逆变电源启动困难的问题，另外还增加了桥臂短路保护电路的设计。 系统前级升压电路以TL494为主控芯片，采用推挽拓扑结构，利用高频变压器对12V直流电压进行隔离升压，因前级与后级之间的非共地问题，利用可编程精密稳压源TL431和线性光耦PC817，结合次级绕组辅助电源组成直流母线电压负反馈电路来确保直流母线电压处在设定范围内。为防止蓄电池欠过压，还对相应的保护电路进行了设计。该部分内容讲述了功率开关管、整流二极管及滤波器等元器件的选型原则，重点介绍了高频变压器的设计过程及相关电路的工作原理。 系统后级逆变环节主要包括硬件设计和软件设计两部分。硬件电路以宏晶(STC)系列的工业用单片机STC12C5A60S2为主控芯片，采用SPWM控制技术，结合死区产生电路及驱动电路，对单相全桥逆变电路进行控制。并且还对输出过流、桥臂短路保护电路，缓冲吸收电路进行了设计。在软件设计部分，利用单片机实现了SPWM触发波形的生成及输出电压的闭环反馈，并且电池欠过压、输出过流、桥臂短路的检测保护动作也由软件来实现，此外，还增加了串口通信监视功能对系统的输入输出状态进行实时观测，保证系统的正常运行。 最后，对提出的设计方案原理进行了仿真验证，并研制了实验样机。对前级升压电路、后级逆变电路各关键工作点的波形及逆变电源的性能进行了测试分析。实验结果表明，该系统的控制方案稳定、可靠，并且该逆变电源具有体积小、散热好、噪声小、易启动的特点，既便于安装也适合产品化生产。 |
| 作者： | 任士康 |
| 专业： | 电工理论与新技术 |
| 导师： | 包广清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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