課程設(shè)計(jì)論文太陽能提灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文）太陽能提灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 院（系）： 電氣信息工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)：_指導(dǎo)教師：二。年月摘要在現(xiàn)今二十一世紀(jì)，新型清潔能源成為了世界能源發(fā)展的主題。太陽能作為新型節(jié)能能源之一，有著無污染、高轉(zhuǎn)化率等優(yōu)點(diǎn)。太陽能在我國南方有著巨大的發(fā)展前景，加之國家的高度重視，如今我國已成為太陽能利用大國。將太陽能運(yùn)用于提灌系統(tǒng)能夠解決在電力缺乏地區(qū)，由于無法架設(shè)低壓線路較為困難，不能采用電力提灌站的用水困難問題。太陽能提灌站主要由太陽能發(fā)電系統(tǒng)及提灌系統(tǒng)組成。太陽能提灌系統(tǒng)通過太陽能光伏陣列、通用變頻器、光伏控制器將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，為水泵機(jī)組提供動(dòng)力，將水抽到灌區(qū)，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉。隨著太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的提高和高效水泵的不斷研制，太陽能提灌站的發(fā)展前景將十分廣闊。關(guān)鍵詞太陽能，光伏逆變，提灌ABSTRACTIntoday's21stcentury,thenewcleanenergyhasbeenthesubjectoftheworld'senergydevelopment.Asoneofsolarenergyasanewenergysavingenergywiththeadvantagesofnopollution,highconversionrate.SolarenergyhasgreatprospectsfordevelopmentinthesouthofChina,combinedwiththecountryattachesgreatimportanceto,nowhasbecomeagreatnationofsolarenergyutilizationinourcountry.Applicationofsolarenergyto)systemcanbesolvedinaregionofpowerunabletosetupthelowvoltagecircuitisdifficult,can'tusepowerDiGuanZhanwaterproblems.SolarDiGuanZhanismainlycomposedofsolarpowersystemsand)system.Solar)systembysolarenergyphotovoltaicarray,generalinverter,photovoltaiccontrollertoconvertsolarenergyintoelectricity,toprovidepowerforpump,pumpingwatertoirrigationarea,irrigationwascarriedoutonthecrops.Withtheimprovementofthesolarcellconversionefficiencyandhighefficiencywaterpumpunceasingdevelopment,thedevelopmentofsolarDiGuanZhanprospectswillbeverybroad.KeywordsSolar,photovoltaicinverter,Irrigation目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1\o"CurrentDocument"ABSTRACT 2\o"CurrentDocument"1緒論 5\o"CurrentDocument"1.1本課題研究的背景及意義 5\o"CurrentDocument"1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平 5\o"CurrentDocument"1.3本課題的發(fā)展趨勢(shì) 6\o"CurrentDocument"1.4本課題的研究內(nèi)容 6\o"CurrentDocument"1.5本題目所要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)任務(wù) 6\o"CurrentDocument"1.5.1本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo) 6\o"CurrentDocument"1.5.1本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn) 6\o"CurrentDocument"2系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 7\o"CurrentDocument"2.1太陽能提灌系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求 7\o"CurrentDocument"2.1.1系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 7\o"CurrentDocument"2.1.1系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求 7\o"CurrentDocument"2.2系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"2.3逆變電路 8\o"CurrentDocument"2.3.1逆變電路的基本工作原理 8\o"CurrentDocument"2.3.2電壓型逆變電路 9\o"CurrentDocument"2.4SPWM調(diào)制技術(shù) 10\o"CurrentDocument"2.4.1理論基礎(chǔ) 10\o"CurrentDocument"2.4.2單極SPWM調(diào)制方式 11\o"CurrentDocument"2.4.3雙極性SPWM調(diào)制方式 12\o"CurrentDocument"3 SPWM調(diào)制電路 13\o"CurrentDocument"SG3525芯片介紹 13\o"CurrentDocument"3.1.1功能結(jié)構(gòu) 13\o"CurrentDocument"3.1.2SG3525特性 13\o"CurrentDocument"3.2單極性SPWM調(diào)制電路 15\o"CurrentDocument"SPWM調(diào)制電路結(jié)構(gòu) 15\o"CurrentDocument"3.2.2正弦波發(fā)生器 15\o"CurrentDocument"3.2.3精密整流電路 17\o"CurrentDocument"3.2.4誤差放大及加法電路 19\o"CurrentDocument"3.2.5SPWM調(diào)制 19\o"CurrentDocument"3.2.6時(shí)序控制電路 20\o"CurrentDocument"4逆變電路 23\o"CurrentDocument"IR2110芯片介紹 23\o"CurrentDocument"4.1.1功能結(jié)構(gòu) 23\o"CurrentDocument"4.1.2IR2110特性 24\o"CurrentDocument"4.2驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 25\o"CurrentDocument"4.3輸出濾波器設(shè)計(jì) 26\o"CurrentDocument"4.4保護(hù)電路設(shè)計(jì) 28\o"CurrentDocument"5整機(jī)連接調(diào)試 31\o"CurrentDocument"5.1信號(hào)板電路的調(diào)試 31\o"CurrentDocument"5.2信號(hào)板與H橋聯(lián)調(diào) 33\o"CurrentDocument"5.3保護(hù)電路調(diào)試 35\o"CurrentDocument"5.4水泵接入輸出端測(cè)試 36\o"CurrentDocument"6結(jié)論 37\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 38\o"CurrentDocument"致謝 39附錄 401緒論1.1本課題研究的背景及意義我國山區(qū)地區(qū)面積占全國陸地面積的三分之二，山區(qū)地區(qū)的用水困難問題一直都是困擾當(dāng)?shù)卣碾y題。架設(shè)專門的低壓線路不僅是技術(shù)問題，而且成本太高；采用燃油機(jī)組，效率不高而且污染環(huán)境。太陽能提灌站是新能源技術(shù)發(fā)展的一種有效探索，可有效解決電力缺乏地區(qū)人畜飲水困難及灌溉用水不足的問題。據(jù)介紹，太陽能提灌站主要由太陽能發(fā)電系統(tǒng)及提灌系統(tǒng)組成，通過太陽能光伏陣列、通用變頻器、光伏控制器將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為水泵機(jī)組提供動(dòng)力，將水抽到灌區(qū)，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉。太陽能提灌技術(shù)與傳統(tǒng)電力提灌相比具有三大優(yōu)勢(shì)：一是運(yùn)行費(fèi)用小。太陽能提灌站基本沒有配套設(shè)施需求，而電力提灌站必須配套輸變電設(shè)施，平均每公里造價(jià)10—15萬元左右。此外，太陽能提灌站可實(shí)現(xiàn)無耗能、無人化運(yùn)行，可節(jié)約日常提水用電和人工費(fèi)用90%。二是耗能排放少。太陽能提灌站利用太陽能清潔能源，降低了電力、柴油等能源消耗。據(jù)有關(guān)資料，每節(jié)約1度電，就相應(yīng)節(jié)約0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，有效減少了碳粉塵、二氧化碳、二氧化硫等排放。三是提水效率高。太陽能提灌站可采用新型太陽能專用水泵，大大提高效能轉(zhuǎn)化。對(duì)中小型水泵，太陽能專用水泵可提高效率40%以上。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平目前，各主要發(fā)達(dá)國家均從戰(zhàn)略角度出發(fā)大力扶持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過制定上網(wǎng)電價(jià)法或?qū)嵤疤柲芪蓓敗庇?jì)劃等推動(dòng)市場(chǎng)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國際各方資本也普遍看好光伏產(chǎn)業(yè)：一方面，光伏行業(yè)內(nèi)眾多大型企業(yè)紛紛宣布新的投資計(jì)劃，不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模；另一方面，其他領(lǐng)域如半導(dǎo)體企業(yè)、顯示企業(yè)攜多種市場(chǎng)資本正在或即將進(jìn)入光伏行業(yè)。從我國未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略路徑看，發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是我國保障能源供應(yīng)、建設(shè)低碳社會(huì)、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要方向?！笆濉逼陂g，我國光伏產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)處于快速發(fā)展階段，同時(shí)面臨著大好機(jī)遇和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。1.3本課題的發(fā)展趨勢(shì)世界常規(guī)能源供應(yīng)短缺危機(jī)日益嚴(yán)重，化石能源的大量開發(fā)利用已成為造成自然環(huán)境污染和人類生存環(huán)境惡化的主要原因之一，尋找新型能源已成為世界熱點(diǎn)問題。在各種新能源中，太陽能光伏發(fā)電具有無污染、可持續(xù)、總量大、分布廣、應(yīng)用形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國的高度重視。我國光伏產(chǎn)業(yè)在制造水平、產(chǎn)業(yè)體系、技術(shù)研發(fā)等方面具有良好的發(fā)展基礎(chǔ)，國內(nèi)外市場(chǎng)前景總體看好，只要抓住發(fā)展機(jī)遇，加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，后期必將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。1.4本課題的研究內(nèi)容本文以太陽能提灌系統(tǒng)為研究對(duì)象，其主要難點(diǎn)在于對(duì)逆變器的研究。逆變部分使用半橋驅(qū)動(dòng)芯IR2U0簡(jiǎn)化了全橋驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，使用SG3525芯片利用SPWM調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)220V/50HZ正弦穩(wěn)定輸出。1.5本題目所要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)任務(wù)1、 太陽能電板跟蓄電池充電；2、 蓄電池電充滿后不再充電，太陽能轉(zhuǎn)化的電力為后續(xù)電路供電；3、 陰天時(shí)，蓄電池進(jìn)行供電，蓄電池電力不足時(shí)停止供電；4、 晴天時(shí)，蓄電池繼續(xù)充電。具體要求指標(biāo)如下：輸入電壓額定為DC12V,220V正弦交流輸出。輸出功率額定為500W。欠壓、過流保護(hù)動(dòng)作。水泵正常工作1.5.1本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)逆變電路輸出正弦波電機(jī)正常工作1.5.1本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)能夠自動(dòng)對(duì)蓄電池的電量進(jìn)行及時(shí)判斷，智能識(shí)別電量充滿和電量不足使用工頻逆變代替光伏逆變攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文2系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2.1太陽能提灌系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求2.1.1系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)控制電路SPWM調(diào)制產(chǎn)生SPWM波，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路加到H橋上實(shí)現(xiàn)全橋正弦逆變。然后經(jīng)LC濾波，工頻升壓輸出220V交流電，交流電給水泵供電。由于是對(duì)光伏電源進(jìn)行逆變，光伏電池電量不足時(shí)表現(xiàn)出欠壓，這就要求輸入欠壓保護(hù)；輸出端帶載能力有限，這就要求輸出過流保護(hù)。對(duì)輸入輸出進(jìn)行采樣，以實(shí)現(xiàn)輸入欠壓保護(hù)，輸出過流保護(hù)。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。LC濾波 工頻升壓圖1TLC濾波 工頻升壓圖1T系統(tǒng)框圖水泵機(jī)組2.1.1系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求根據(jù)設(shè)計(jì)要求，光伏電源逆變器的主要性能參數(shù)如表1-1所示。表1-1光伏逆變電源性能參數(shù)輸入直流電壓12V光伏電池指標(biāo)12V/10Ahx4最大充電能力8.0A輸出電壓（有效值）220V輸出額定電流2.5A頻率50Hz狀態(tài)水泵正常工作2.2系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)使用到NE5532集成運(yùn)放，CMOS4000系列的邏輯門電路，脈寬調(diào)制芯片SG3525以及半橋驅(qū)動(dòng)芯片IR2U0等。這些芯片的供電電壓全部為+12V、-12V所以利用7812和7912兩穩(wěn)壓片提供±12V的電壓。電源系統(tǒng)原理圖如圖1-2所示。U6 7812 VCCU5 7912 -12圖1-2電源系統(tǒng)2.3逆變電路2.3.1逆變電路的基本工作原理單相橋式逆變電路為例：S】?S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。Si、S,閉合，&、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓U。為正Si；Si、S4斷開，S2>S3閉合時(shí)，U。為負(fù)，把直流電變成了交流電。改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率。電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流i。和U。的波形相同，相位也相同。阻感負(fù)載時(shí)，i。滯后于U。，波形也不同。ti前:Si、S4通,U。和i。均為正。ti時(shí)刻斷開Si、S4,合上S2、S3,U。變負(fù)，但i。不能立刻反向。i。從電源負(fù)極流出，經(jīng)S2、負(fù)載和S,流回正極，負(fù)載電感能量向電源反饋，L逐漸減小，切時(shí)刻降為零，之后L才反向并增大。（波形圖如圖1-3所示）

圖1-3逆變電路及其波形舉例2.3.2電壓型逆變電路逆變電路按其直流電源性質(zhì)不同分為兩種：電壓型逆變電路或電壓源逆變電路，電流型逆變電路或電流源型逆變電路。圖1-4電路的具體實(shí)現(xiàn)。圖1-4電壓型逆變電路舉例(全橋逆變電路)電壓型逆變電路的特點(diǎn)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)。輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。阻感負(fù)載時(shí)需提供無功。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功提供通道,逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。2.4SPWM調(diào)制技術(shù)2.4.1理論基礎(chǔ)沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積⑹，效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同，低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異（如圖1-5所示）。圖1-5形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波N等分（如圖1-6）,可看成N個(gè)彼此相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等用矩形脈沖代替，等幅不等寬,中點(diǎn)重合，面積（沖量）相等寬度按正弦規(guī)律變化SPWM波形即脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。PWM電壓波在每一時(shí)間段都與該時(shí)段中正弦電壓等效，除每一時(shí)間段的面積相等外，每個(gè)時(shí)間段的電壓脈沖還必須很窄，這就要求脈波數(shù)量很多。脈波數(shù)越多，不連續(xù)按正弦規(guī)律改變寬度的多脈沖電壓就越等效于正弦電壓。圖1-6用PWM波代替正弦半波2.4.2單極SPWM調(diào)制方式圖1-7單極正弦波PWM調(diào)制方式圖1-7單極正弦波PWM調(diào)制方式V3,V4組成了暫控臂控制電壓的分布:（如圖1-7,VI,V2為頻控臂）即儂1和儂2互為反相，并受Lfr極性控制。其頻率為調(diào)制信號(hào)的頻率「氣〃r>"c,%4=1,侃g3=0,T3關(guān)斷，T4導(dǎo)通UX<UC,Wg4=0,Wg3=l,T4關(guān)斷，T3導(dǎo)通〃g3,〃g4互為反向，受zzr和〃c的幅值控制。由以上分析，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生示意電路如圖1-8：正弦波?:伯彼正弦波?:伯彼圖1-8驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路2.4.3雙極性SPWM調(diào)制方式圖1-9雙極正弦波PWM調(diào)制方式在Ur的半個(gè)周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得PWM波也有正有負(fù)（圖1-9）,其幅值只有土Ud兩種電平。同樣在調(diào)制信號(hào)Ur和載波信號(hào)Uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制器件的通斷Ur正負(fù)半周，對(duì)各開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。Tl、T4和T2、T3兩組相互導(dǎo)通囪。1、 當(dāng)ur>uc時(shí)，給VI和V4導(dǎo)通信號(hào)，給V2和V3關(guān)斷信號(hào)。如io>0,VI和V4通，如io<0,VD1和VD4通，uo=Ud。2、 當(dāng)ur〈uc時(shí)，給V2和V3導(dǎo)通信號(hào)，給VI和V4關(guān)斷信號(hào)。如io<0,V2和V3通，如io>0,VD2和VD3通，uo=-Udo相同的開關(guān)頻率時(shí)，單極性SPWM開關(guān)動(dòng)作次數(shù)相對(duì)少些，諧波情況好些，多用于單相逆變。雙極性SPWM諧波情況差些，用于三相逆變。由以上分析，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生示意電路如圖i-io：圖1-10驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路3SPWM調(diào)制電路SG3525芯片介紹3.1.1功能結(jié)構(gòu)電壓調(diào)節(jié)芯片SG3525具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。其中，腳16為SG3525的基準(zhǔn)電壓源輸出，精度可以達(dá)到(5.1+1%)V,采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過流保護(hù)電路。腳5,腳6和腳7內(nèi)有一個(gè)雙門限比較器，內(nèi)電容充放電電路,加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成SG3525的振蕩器5'。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。腳1及腳2分別為芯片內(nèi)誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9和腳1之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。RepresentativeBlockDiagram圖2-1SG3525圖2-1SG3525原理圖圖2-2SG3525圖2-2SG3525引腳圖3.1.2SG3525特性1.SG3525基本特點(diǎn)工作電壓范圍8-35Vo5.IV基準(zhǔn)電壓，精度±1%。震蕩頻率范圍100Hz-500KHzo內(nèi)置軟啟動(dòng)開關(guān)。逐個(gè)脈沖關(guān)斷。帶滯回電壓的輸入欠壓鎖定。PWM鎖定功能，禁止多脈沖。2.SG3525各部分功能基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源是一個(gè)三端穩(wěn)壓電路，其輸入電壓Vcc可在(8~35)v內(nèi)變化，通常采用+15V,其輸出電壓Vst=5.IV,精度，采用溫度補(bǔ)償，作為芯片內(nèi)部電路的電源，也可為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源?,向外輸出電流可達(dá)400mA,沒有過流保護(hù)電路。振蕩電路由一個(gè)雙門限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門限電壓低門限電壓，內(nèi)部橫流源向CT充電，其端壓VC線性上升，構(gòu)成鋸齒波的上升沿，當(dāng)時(shí)比較器動(dòng)作，充電過程結(jié)束，上升時(shí)間tl為：1=0.67&%比較器動(dòng)作時(shí)使放電電路接通，CT放電，VC下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng)時(shí)比較器動(dòng)作，放電過程結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)，下降時(shí)間間t2為：七2=1.3我。％,此時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間鋸齒波的基本周期T為：T=t]+tz=(0.67&+1.3&)耳因?yàn)樵?，RrfL由上可見鋸齒波的上升沿遠(yuǎn)長于下降沿，因此上升沿作為工作沿，下降沿作為回掃沿。誤差放大器由兩級(jí)差分放大器構(gòu)成，其直流開環(huán)放大倍數(shù)為80dB左右，電壓反饋信號(hào)從端子1接至放大器反相輸入端，放大器同相輸入端接基準(zhǔn)電壓。PWM信號(hào)產(chǎn)生及分相電路比較器的反相端接誤差放大器的輸出信號(hào)ue,而振蕩器的輸出信號(hào)uc則加到比較器的同相輸入端，比較器的輸出信號(hào)為PWM信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)鎖存器鎖存，分相電路由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和兩個(gè)或非門構(gòu)成，其輸入信號(hào)為振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)，并用時(shí)鐘信號(hào)的前沿觸發(fā)，輸出為頻率減半的互補(bǔ)方波，這些方波和PWM信號(hào)輸入到或非門邏輯電路。其結(jié)果是，所有的輸入為負(fù)時(shí)，輸出為正。這樣的輸出每半周期交替為正，其寬度和PWM信號(hào)的負(fù)脈沖相等。脈沖很窄的時(shí)鐘信號(hào)輸入到邏輯或非門電路，可使兩個(gè)門的輸出同時(shí)有一段低電平，以產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間。脈沖輸出級(jí)電路輸出末級(jí)采用推挽輸出電路?,驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)功率管時(shí)關(guān)斷速度更快。11腳和14腳相位相差180,拉電流和灌電流峰值達(dá)200mAo由于存在開閉滯后，使輸出和吸收間出現(xiàn)重疊導(dǎo)通。在重疊處有一個(gè)電流尖脈沖，起持續(xù)時(shí)間約為100nso可以在13腳處接一個(gè)約0.luF的電容濾去電壓尖峰。3.2單極性SPWM調(diào)制電路SPWM調(diào)制電路結(jié)構(gòu)IIIIQlQ2Q3Q4圖2-3SPWM控制電路框圖如果想要得到正弦電壓的輸出，就要使逆變電路的控制信號(hào)以SPWM方式控制功率管的開關(guān)，得到的脈沖方波輸出再經(jīng)過濾波就可以得到正弦輸出電壓本系統(tǒng)方案通過SG3525來實(shí)現(xiàn)輸出正弦電壓，首先要得到SPWM的調(diào)制信號(hào)要想得到SPWM調(diào)制信號(hào)，必須要有一個(gè)幅值在1~3.5V且按正弦規(guī)律變化的饅頭波，將它加到SG3525腳9,并與鋸齒波進(jìn)行比較，來得到正弦脈寬調(diào)制波，實(shí)現(xiàn)SPWM的控制電路框圖如圖2-3所示?；鶞?zhǔn)50Hz的方波由文氏橋產(chǎn)生正弦波再經(jīng)過整流生成，用來控制輸出電壓有效值和基準(zhǔn)值比較所產(chǎn)生的誤差信號(hào)，當(dāng)電源輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，會(huì)改變正弦信號(hào)的幅值，使得SG3525輸出脈寬也跟著發(fā)生相應(yīng)的變化。3.2.2正弦波發(fā)生器本設(shè)計(jì)采用文氏橋振蕩電路產(chǎn)生50Hz正弦波（圖2-5）,利用RC串并聯(lián)（圖2-4）選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。傳輸系數(shù): jgR+—*—+R//^—jcoC jgR+—*—+R//^—jcoC jcoC 1 3+，（刃/氣—刃0/刃）(2-1)1刃o— 式2T中： RC.分析上式可知：僅當(dāng)（0=刃。時(shí)，達(dá)最大值，且u2與ul同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，4決定于RC。震蕩頻率：(2-2)/o=1/2兀RC(2-2)穩(wěn)定振蕩條件UuF|=L\F1=1/3,則Auf=1+RF/R}考慮到起振條件IAuF\>1,一般應(yīng)選取應(yīng)略大2用。如果這個(gè)比值取得過大,會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。由式（2-2）得：fo=l/2;iT?C=1/2x3.1415x31.8x103x10-7?50HZ由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過在外部引入負(fù)反饋來達(dá)到穩(wěn)幅的目的。一般要在電路中加入非線性環(huán)節(jié)。在Rf串聯(lián)兩個(gè)并聯(lián)二極管，利用電流增大時(shí)二極管動(dòng)態(tài)電阻減小、電流減小時(shí)二極管動(dòng)態(tài)電阻增大的特點(diǎn)，加入非線性環(huán)節(jié)，從而使輸入電壓穩(wěn)定。在Multisim仿真波形如圖2-6。1M4148itOOnFR51N4148R1312JR4.1M4148itOOnFR51N4148R1312JR4.圖2-550Hz文氏振蕩電路圖2-650Hz振蕩電路仿真波形3.2.3精密整流電路精密整流電路的功能是將微弱的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓"％但是本設(shè)計(jì)整流輸出并未經(jīng)過濾波環(huán)節(jié)，故僅把正弦波整為饅頭波。精密整流電路的原理圖如圖2-7,整流電路的輸出保持輸入電壓形狀，而僅僅改變輸入電壓相位。輸入電壓為正弦波是，輸出電壓波形如圖2-8中u2所示。U1A,U1B組成一個(gè)精密整流電路，其特點(diǎn)是，經(jīng)它整流的正弦饅頭波，失真很小，能滿足SPWM的要求。圖中電阻的阻值一定要一致，否則，出來的饅頭波會(huì)上下波動(dòng)。在Multisim仿真波形如圖2-8o R8 I：""：""""："""：：""r—Wvlogb31N4148：：：：：：：50〕以正弦波3：：：：：：：：:::::::：：：：：：：50〕以正弦波3：：：：：：：：:::::::VODNE5532PR10WknVDD圖2-7精密整流電路圖圖2-7精密整流電路圖2-8精密整流電路仿真波形3.2.4誤差放大及加法電路U4B起到正弦誤差放大作用，從精密整流電路出來的饅頭波進(jìn)入U(xiǎn)4B的同相端，經(jīng)其放大。U4A是一個(gè)加法電路：從U4B出來的饅頭波進(jìn)入U(xiǎn)3A的同相端，同時(shí)U3A的同相端也接在一個(gè)直流電位上，把PP值為2.3V的饅頭波墊高2V這個(gè)經(jīng)墊高的饅頭波就可以送到SPWM調(diào)制電路中。在Multisim仿真波形如2-9。圖2-9誤差放大及加法電路仿真波形3.2.5SPWM調(diào)制2.3VPP值饅頭波圖2-10SPWM波形產(chǎn)生電路SG3525由一個(gè)雙門限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門限電壓低門限電壓，內(nèi)部橫流源向S充電，其端壓Vc線性上升，構(gòu)成鋸齒波的上升沿，當(dāng)時(shí)比較器動(dòng)作,充電過程結(jié)束，上升時(shí)間ti為：TOC\o"1-5"\h\zt]=0.67&Cr (2-3)比較器動(dòng)作時(shí)使放電電路接通，Ct放電，Vc下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng)時(shí)比較器動(dòng)作，放電過程結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)，下降時(shí)間間切為：t2=1.3RdCt (2-4)此時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間鋸齒波的基本周期T為：T=tj+t2=(0.677?r+1.37?d)Ct (2-5)因?yàn)镽T^t2t.由上可見鋸齒波的上升沿遠(yuǎn)長于下降沿，因此上升沿作為工作沿，下降沿作為回掃沿。主芯片SG3525的接法和一般常規(guī)接法有點(diǎn)不同'⑸，因?yàn)?525的11、14腳是圖騰柱輸出，把11、14腳接地，屏蔽了圖騰柱的下管，并在13腳接一個(gè)上拉電阻做負(fù)載，這樣做的目的是把原11、14腳的信號(hào)合并在一起輸出，以大幅度地提局最大占空比。母線電壓的利用率也大幅度提局了，可以在94%以上。但從13腳出來的脈沖，是反向的SPWM波，所以要用一個(gè)4069把它反回來。震蕩電容G取10nF震蕩電阻RT取10K的電阻，如圖2-11中C13,R25所示，另一端直接接地。5端與7端直接短接，由式(2-5)的鋸齒波的頻率為：仁1/(0.67&+1.3Rd)Ctr15x103Hz。把15K的鋸齒波信號(hào)和100Hz的饅頭波信號(hào)進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生SPWM波形。3.2.6時(shí)序控制電路用一片NE5532(此處仿真中使用虛擬比較器)即Ul、U2組成一個(gè)50Hz同步方波發(fā)生電路(圖2-U)o從文氏橋正弦波振蕩器過來的正弦波信號(hào)(約12VPP值)，經(jīng)二個(gè)電壓比較器Ul、U2后，產(chǎn)生二路帶死區(qū)時(shí)間的低頻同步波，電路中Rl,R2決定二路方波的死區(qū)時(shí)間網(wǎng)。經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)用NE5532時(shí)，Rl、R2取510歐姆時(shí)，死區(qū)時(shí)間大約為100"。Ul,U2用358時(shí)死區(qū)時(shí)間為200"。

圖2-1150Hz同步波形發(fā)生電路對(duì)于采用單極性調(diào)制的SPWM控制而言，逆變橋一個(gè)橋臂上下兩只開關(guān)管互補(bǔ)開關(guān)。由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時(shí)都存在延遲時(shí)間，如果驅(qū)動(dòng)脈沖以嚴(yán)格互補(bǔ)的方式驅(qū)動(dòng)這兩只管子，可能出現(xiàn)兩只管子同時(shí)開通的情況，造成逆變橋橋臂直通短路，燒毀開關(guān)管。為了防止這種情況發(fā)生，就必須在互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)脈沖之間加入一定的死區(qū)時(shí)間。

獲得死區(qū)時(shí)間的簡(jiǎn)單方法是驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下降沿不延時(shí)，僅延時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿。這樣，死區(qū)時(shí)間設(shè)置電路就可以通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)了（圖2-12）o高頻波死區(qū)時(shí)間調(diào)整電路，由四組電阻、電容組成，死區(qū)時(shí)間選擇2-3〃5,可以按RC時(shí)間常數(shù)2”設(shè)置，電阻可選擇47K,電容選擇47pF,電容應(yīng)該選擇低溫度系數(shù)介質(zhì)的，如聚酯電容器、COG介質(zhì)的陶瓷電容器等。在Multisim仿真波形如圖圖2-12死區(qū)延時(shí)電路圖2-13死區(qū)延時(shí)電路仿真波形

4逆變電路IR2110芯片介紹4.1.1功能結(jié)構(gòu)圖3TIR2110功能結(jié)構(gòu)圖L0（引腳1）：低端輸出8 HOCOM（引腳2）：公共端9 ▼ddVbVcc（引腳3）：低端固定電源電壓10HINvsNc（引腳4）：空端11 SDVs（引腳5）：高端浮置電源偏移電壓12 LINVccVB（引腳6）：高端浮置電源電壓13 NgCOMH0（引腳7）：高端輸出14_Nc（引腳8）：空端LOVDD（引腳9）：邏輯電源電壓圖3-2IR2110引腳圖HIN（引腳10）：邏輯高端輸入 SD（引腳11）：關(guān)斷LIN（引腳12）：邏輯低端輸入Vss（引腳13）：邏輯電路地電位端，其值可以為0VNc（引腳14）：空端IR2U0采用HVIC和閂鎖抗干擾CMOS制造工藝"，DIP14腳封裝。具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)500V,dv/dt=±50V/ns,15VT靜態(tài)功耗僅為116mW；輸出的電源端（腳3,即功率器件的柵極驅(qū)動(dòng)電壓）電壓范圍10~20V；邏輯電源電壓范圍（腳9）5~15V,可方便地與TTL,CMOS電平相匹配，而且邏輯電源地和功率地之間允許有±5V的偏移量；工作頻率高，可達(dá)500KHz；開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；圖騰柱輸出峰值電流為2A。IR2110的內(nèi)部功能框圖如圖3-1所示。由三個(gè)部分組成：邏輯輸入，電平平移及輸出保護(hù)。如上所述IR2U0的特點(diǎn)，可以為裝置的設(shè)計(jì)帶來許多方便。尤其是高端懸浮自舉電源的成功設(shè)計(jì)，可以大大減少驅(qū)動(dòng)電源的數(shù)目，三相橋式變換器，僅用一組電源即可。4.1.2IR2110特性IR2U0基本特點(diǎn)具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)500V；輸出的電源端(腳3)的電壓范圍為10-20V；邏輯電源的輸入范圍(腳9)5-15V,可方便的與TTL,CMOS電平相；匹配，而且邏輯電源地和功率電源地之間允許有IV的便移量；工作頻率高，可達(dá)500KHz；開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；圖騰柱輸出峰值電流2A。高壓側(cè)懸浮驅(qū)動(dòng)的自舉原理IR2U0用于驅(qū)動(dòng)半橋的電路如圖3-3所示。圖中Cl、VD1分別為自舉電容和二極管，C2為VCC的濾波電容。假定在S1關(guān)斷期間C1已充到足夠的電壓(VCl^VCC)。當(dāng)HIN為高電平時(shí)VM1開通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的門極和發(fā)射極之間，C1通過VM1,Rgl和S1門極柵極電容Cgcl放電，Cgcl被充電。此時(shí)VC1可等效為一個(gè)電壓源。當(dāng)HIN為低電平時(shí)，VM2開通，VM1斷開，S1柵電荷經(jīng)Rgl、VM2迅速釋放，S1關(guān)斷。經(jīng)短暫的死區(qū)時(shí)間(td)之后，LIN為高電平,S2開通，VCC經(jīng)VD1,S2給C1充電，迅速為C1補(bǔ)充能量。如此循環(huán)反復(fù)。圖3-3IR2110驅(qū)動(dòng)半橋設(shè)計(jì)電路應(yīng)注意以下問題：UC3637的RT和CT要適當(dāng)選擇，避免RT上的電流過大，損壞片子；驅(qū)動(dòng)電路中C2值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上管的柵源極之間的極間電容值；IR2U0的自舉元件電容的選擇取決于開關(guān)頻率，VDD及功率MOSFET的柵源極的充電需要，二極管的耐壓值必須高于峰值電壓，其功耗應(yīng)盡可能小并能快速恢復(fù)；IR2U0的驅(qū)動(dòng)脈沖上升沿取決于Rg,Rg值不能過大以免使其驅(qū)動(dòng)脈沖的上升沿不陡，但也不能使驅(qū)動(dòng)均值電流過大以免損壞IR2U0；當(dāng)PWM產(chǎn)生電路是模擬電路時(shí)可以直接把信號(hào)接到IR2U0；當(dāng)用采數(shù)字信號(hào)時(shí)要考慮隔離；注意直流偏磁問題4.2驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)采用功率開關(guān)管的變換器電路中，開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路性能的好壞直接關(guān)系到變換器的工作可靠性。因此，在變換器設(shè)計(jì)中，要對(duì)功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。與晶體管驅(qū)動(dòng)電路不同，對(duì)功率MOS管的控制實(shí)質(zhì)上是對(duì)MOS管的輸入電容C進(jìn)行充、放電控制，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路還要為MOS管的柵-漏電容，亦稱米勒電容提供渡越電流CGDdVCD/dt,所以驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載為容性網(wǎng)絡(luò)由于電容上的電荷的保持作用，當(dāng)器件開通后驅(qū)動(dòng)電路無需繼續(xù)提供電流。根據(jù)上面的分析，得出功率MOS管對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求如下'⑼：驅(qū)動(dòng)電路延遲時(shí)間??；驅(qū)動(dòng)電路峰值電流大；柵極電壓變化率dv/dt大。綜上所述，理想的功率MOS開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)同時(shí)具備高速開關(guān)和高峰值電流能力。逆變電路采用了全橋式結(jié)構(gòu)，對(duì)于全橋式電路而言，橋臂上下功率管的驅(qū)動(dòng)需采用隔離驅(qū)動(dòng)電源。可采用光電耦合器，但是為了提高驅(qū)動(dòng)電路工作可靠性，采用專用于驅(qū)動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)電路的集成電路IR2U0可以簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)性能。圖3-4IR2110驅(qū)動(dòng)電路IR2U0驅(qū)動(dòng)電路原理框圖如圖3-4所示，其中左上臂HIN_L、左下臂LIN_L、右上臂HIN_R右下臂與LIN_R輸入信號(hào)分別是QI、Q2、Q3、Q4,四路單極性的SPWM波形可以保證H橋臂的四個(gè)MOS管兩兩交叉導(dǎo)通，這樣實(shí)現(xiàn)輸出電流的反向，從而使輸出端為交流的高頻SPWM信號(hào)。原理圖中MOS管選用耐壓值較高，開關(guān)速度快的IRF540,IRF540的漏源耐壓可達(dá)100V。為了保護(hù)其不被燒壞，必須在四只MOS管上加上四個(gè)散熱片。HO、L0端的二極管使用開關(guān)管1N4148,實(shí)現(xiàn)自舉電路的二極管用快恢復(fù)二極管。芯片工作電壓為+12V,開關(guān)管D極電壓也為+12V。4.3輸出濾波器設(shè)計(jì)輸出濾波器將逆變器輸出的脈沖寬度調(diào)制的功率脈沖轉(zhuǎn)化為模擬電壓。當(dāng)逆變器的輸出不加濾波電路時(shí)，其輸出波形只是SPWM調(diào)制波，其中既包含了50Hz基波，又包含了高于50Hz的諧波。為了削弱高次諧波，就需要設(shè)置輸出濾波器。圖3-5LC濾波器濾波器是一種具有選擇性的四端網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率信號(hào)通過，而不允許另一些頻率信號(hào)通過。允許通過的信號(hào)頻率范圍稱為通帶，不允許通過的信號(hào)頻率范圍稱為阻帶，通帶與阻帶交界的頻率稱為截止頻率加。從H橋的輸出為高頻交流信號(hào)，要用工頻隔離變壓器對(duì)其進(jìn)行變換，這就需要先將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為50Hz工頻信號(hào)，此部分通過LC濾波(如圖3-5)實(shí)現(xiàn)，也可當(dāng)作以低通濾波器,與小信號(hào)電路的低通濾波器不同的是，逆變器的輸出濾波器不僅要濾除不需要的高頻分量，而且還要在濾除不需要的高頻分量的同時(shí)，使通過的頻帶所傳輸?shù)墓β十a(chǎn)生的損耗盡可能的低。因此，傳統(tǒng)的RC低通濾波器在這里不能應(yīng)用。而需要采用幾乎沒有損耗的LC低通濾波器。它的設(shè)計(jì)原則是對(duì)50Hz低頻呈低阻抗特性，基本不產(chǎn)生基波壓降，而對(duì)高頻分量呈高阻抗特性。由傅立葉分析可知：TOC\o"1-5"\h\zU- sino?+—sin3(y?+—sin5oM—| (3-1)勿I3 5 )逆變電路輸出的n次諧波有效值Vn經(jīng)LC濾波后在負(fù)載上的n次諧波電壓吃為：V1V= 2 X = (3-2)偵T1gC腿"一1n?a)L na)cV VV= ? = ? =——?— (3-3)圳護(hù)*2p?(竺＞)2由上此可見n次諧波衰減了V倍。逆變器輸出電壓的頻率成分以基頻50Hz和開關(guān)頻率f=15KHz為主。選擇截至頻率為開關(guān)頻率的1/10,即150Hzo這樣開關(guān)頻率中更高頻的交流分量將被衰減40dB以上，負(fù)載選擇中間電流值1.25A.RL=220V/2.5A=88Q輸出濾波電容的容量為：C=—r= =—j= =0.85uf (3-4)J2Rl刃°J2x88x2〃x150輸出濾波電感量為：L=V2^=V2———=13.2mH (3-5)co。2^x1504.4保護(hù)電路設(shè)計(jì)為保證電力電子系統(tǒng)正常工作，除了合理設(shè)計(jì)電路之外，增設(shè)電路保護(hù)措施是很有必要的。這是因?yàn)樵谘b置實(shí)際運(yùn)行時(shí)，有許多隨機(jī)出現(xiàn)的干擾信號(hào)。這些干擾會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常，甚至損壞系統(tǒng)。在電力電子系統(tǒng)中，功率開關(guān)管的保護(hù)是必不可少的。功率開關(guān)管是整個(gè)設(shè)備正常工作的核心部件，同時(shí)也是最容易受損壞的元件。而對(duì)于由蓄電池供電的逆變電源而言，蓄電池也需要有必要的保護(hù)，因?yàn)樾铍姵剡^度放電會(huì)損壞蓄電池本身。下面針對(duì)本文設(shè)計(jì)的逆變電源，闡述在設(shè)計(jì)中對(duì)開關(guān)管和蓄電池采取的保護(hù)措施。在功率開關(guān)管的保護(hù)整個(gè)裝置中，功率開關(guān)管是最易損壞的元件，電路中出現(xiàn)的過流會(huì)導(dǎo)致其損壞，應(yīng)該具有相應(yīng)的過流保護(hù)。對(duì)于由蓄電池供電的逆變電源而言，蓄電池過度放電會(huì)損壞蓄電池本身，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)，應(yīng)該相應(yīng)欠壓保護(hù)。對(duì)于橋式逆變電路，如果發(fā)生橋臂直通短路或負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，流過開關(guān)管上的電流迅速增大，若不采取措施在很短的時(shí)間內(nèi)，功率開關(guān)管被燒毀。短路與過載是兩種性質(zhì)不同的故障狀態(tài)，短路故障一經(jīng)出現(xiàn)，裝置就應(yīng)該立即停止工作，因?yàn)槎搪冯娏髟诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就會(huì)升到很高的幅值，可在瞬間損壞電路元件。對(duì)于短路故障必須立刻停機(jī)，這功能可以由串接在主功率回路中的快速峪斷器F2實(shí)現(xiàn)。與短路故障不同，系統(tǒng)短時(shí)的過載屬于正常工作狀態(tài)，如果過載一發(fā)生就停機(jī)則不利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)采用幾種過電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性，電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時(shí)動(dòng)作。

JI2-1-CON2DCINF150AR1JI2-1-CON2DCINF150AR1GDQ95K輸入采樣R2REIAY-SPSTCY1圖3-6輸入輸出米樣電路如圖3-6所示，對(duì)于電路過載，設(shè)計(jì)中將取樣繞組，經(jīng)過整形、濾波間接檢測(cè)其電流是否過大，電壓取樣CY2直接輸入到滯環(huán)比較器LM393（仿真中使用虛擬比較器，下同）的同相輸入端（如圖3-7）,其反相端為設(shè)定的參考電壓值。正常情況下，參考電壓值小于電壓采樣值，比較器輸出低電平，系統(tǒng)開始正常工作。欠壓保護(hù)是為了保護(hù)蓄電池，直接通過分壓電阻采樣，得到輸入采樣電壓CY1,電壓取樣CY1直接輸入到滯環(huán)比較器LM393的反相輸入端（如圖3-7）,其同相端為設(shè)定的參考電壓值。正常情況下，參考電壓值大于電壓采樣值，比較器輸出低電平，系統(tǒng)開始正常工作。保護(hù)電路中，采用滯環(huán)比較器叫的作用是防止比較器的輸出在保護(hù)點(diǎn)附近反復(fù)跳動(dòng)。滯環(huán)寬度取為2V。12V蓄電池欠壓保護(hù)值是10.5VO當(dāng)蓄電池欠壓保護(hù)動(dòng)作后只有當(dāng)蓄電池電壓升高到12.5V的時(shí)候。系統(tǒng)才能夠恢復(fù)正常工作。

VCCq0PAMP^5T^VIRTUAL圖3-7欠壓過流保護(hù)電路5整機(jī)連接調(diào)試5.1信號(hào)板電路的調(diào)試在設(shè)計(jì)中存在輸出濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、等磁性元件，隔離變壓器初次級(jí)之間存在寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過寄生電容耦合到次級(jí)；功率變壓器由于繞制工藝等原因，原、次級(jí)耦合不理想而存在漏感，漏感將產(chǎn)生電磁輻射干擾，為了避免這些電磁干擾，我將基于SG3525的SPWM波形調(diào)制電路繪制在一張PCB板，不妨稱之為信號(hào)板；把H橋逆變電路及濾波、升壓繪制在另一張PCB板上。本章給出調(diào)試步驟及各測(cè)試點(diǎn)的波形。在J1上接上+12V和-12V電源，則電源指示發(fā)光二極管DI,D2應(yīng)該亮，測(cè)一下電流，+12V應(yīng)該在50mA左右，T2V應(yīng)該在60mA左右，說明電路基本正常。用示波器測(cè)S1點(diǎn)，應(yīng)該看到正弦波，頻率在50Hz左右，若沒有波形（如圖4-1）,則文氏邊路未起振，把R32（8.2K）換成一個(gè)10K的滑動(dòng)變阻器，使其放大倍數(shù)略大于3,則可使S1點(diǎn)為12Vpp的正弦波，振蕩器就基本調(diào)好了。圖4-1S1測(cè)試點(diǎn)正弦波振蕩器輸出波形U3A,U3B組成一個(gè)精密整流電路，其特點(diǎn)是，經(jīng)它整流的正弦饅頭波，失真很小，能滿足SPWM的要求.原理圖中R14,R15,R16,R17,R18的阻值一定要一致，否則，出來的饅頭波會(huì)上下跳動(dòng).用示波器測(cè)S2點(diǎn)波形，應(yīng)該看到饅頭波，饅頭波的幅度約在4Vpp（如圖4-2）,一般大于11V就會(huì)出現(xiàn)削頂，這樣精密整流電路就調(diào)好了。

圖4-2S2整流電路輸出饅頭波用示波器測(cè)S3點(diǎn)波形，也應(yīng)該是饅頭波（如圖4-3）,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R35讓S3點(diǎn)的波形幅度在2.3Vpp,再調(diào)滑變R33使饅頭波的谷點(diǎn)離開直流底線2V,這樣，加法器電路就基本調(diào)好了，等接上H橋再細(xì)調(diào)。S3測(cè)試點(diǎn)加法電路輸出的饅頭波圖4-3加法電路輸出饅頭波主芯片SG3525的第9引腳輸出為測(cè)試點(diǎn)S4,用示波器觀察S4點(diǎn)的波形,看是否為SPWM波，此測(cè)試點(diǎn)應(yīng)為頻率15K的SPWM信號(hào)。用一片NE5532即U1A、U1B組成一個(gè)50Hz同步方波發(fā)生電路。從文氏橋正弦波振蕩器過來的正弦波信號(hào)（約12Vpp值），經(jīng)二個(gè)電壓比較器U1A、U1B后，產(chǎn)生二路帶死區(qū)時(shí)間的低頻同步波，電路中Rl,R2決定二路方波的死區(qū)時(shí)間。用雙通道數(shù)字示波器觀察S5、S6兩測(cè)試點(diǎn)的波形（如圖4-4）,應(yīng)該是互為反相的50Hz方波，其死區(qū)時(shí)間約為100窗。

圖4-4S5、S6測(cè)試點(diǎn)輸出的50Hz同步方波5.2信號(hào)板與H橋聯(lián)調(diào)先把信號(hào)板上J2插頭用引線與逆變板連接起來。這時(shí)用雙通道數(shù)字示波器觀查M0S管IRF540的G極波形（如圖4-6、圖4-7）,是否有高頻波死區(qū)延時(shí)2“5左右（如圖4-5）0圖4-5H橋驅(qū)動(dòng)波形及高頻波延時(shí)光伏電池（12V）可以用實(shí)驗(yàn)臺(tái)DG01±三相調(diào)壓輸出17Vpp值的交流電，經(jīng)整流橋，濾波得到12V左右的直流電（切忌用試驗(yàn)臺(tái)上+12V直接輸入，由于試驗(yàn)臺(tái)上的+12V線性穩(wěn)壓源最大輸出功率不足30W）用來模擬光伏電池。把示波器的探頭打在10：1檔，夾在H橋AC輸出的二個(gè)端子上，再接上一點(diǎn)負(fù)載，接一個(gè)100W的220V的燈泡。接通信號(hào)板電源，H橋應(yīng)該有正弦波輸出，燈泡會(huì)亮。細(xì)調(diào)信號(hào)板上的R33,讓正弦波上下二個(gè)半波的過渡光滑自然，沒有階梯感；再調(diào)R35,慢慢調(diào)大，正弦波會(huì)出現(xiàn)削頂，再稍回調(diào)一點(diǎn)，讓正弦波頂部光滑自然，這樣整個(gè)系統(tǒng)就基本調(diào)試好了，觀察空載與帶載波形（如圖4-8）。而祛上管和左卞管由鋼耕疲祈圖4-6H橋左上管和左下管的驅(qū)動(dòng)波形

H橋左上管和右下管的驅(qū)動(dòng)脈沖波形2圖4-7H橋左上管和右下管的驅(qū)動(dòng)波形5.3保護(hù)電路調(diào)試欠壓保護(hù)測(cè)試：首先接一個(gè)100W的220V的燈泡，讓電路正常工作；調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流輸出大小，使得直流輸入降為10V,保護(hù)電路動(dòng)作,繼電器打開，燈泡滅；使實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流輸出恢復(fù)，使得直流輸升為12.5V,保護(hù)電路動(dòng)作，繼電器關(guān)閉，燈泡亮。過流保護(hù)測(cè)試首先接一個(gè)500W的220V的燈泡，讓電路正常工作。由于設(shè)定的額定功率為500W,此時(shí)再并聯(lián)一個(gè)100W的燈泡，負(fù)載過重,電流過大，快速熔斷器F2燒斷，燈泡熄滅