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摘 要

逆变电源在工业、农业上都具有广泛的应用，例如汽车、轮船、飞机等都需要逆变电源来提供所需要的电压。本文设计了一种输入为15V，输出电压为220V的单相正弦波逆变电源。本文采用boost电路对直流输入电压进行升高；采用单相全桥式逆变电路实现DC/AC；采用单极性SPWM来作为逆变电路控制方法。电路中Boost电路采用开环控制对输入电压进行升压；SPWM由集成函数信号发生器ICL8038为核心组成；驱动电路采用M57962L驱动芯片组成。在MATLAB中，对本文所提出的方案电路进行了仿真，仿真结果证明，本设计中所提出的设计方案电路是正确的。

关键词：单相正弦波逆变，DC-DC，DC-AC，SPWM

Abstract：Inverter power supplies are widely used in industry and agriculture, such as automobiles, ships, airplanes and so on, which require inverter power supply to provide the required voltage. This paper designs a single-phase sine Wave inverter power supply with input of 15V and output voltage of 220V. In this paper, the DC input voltage is raised by boost circuit, the single-phase full-bridge inverter is used to realize Dc/ac, and the single polarity SPWM is used as the Inverter circuit control method. Boost circuit in the circuit uses Open-loop control to boost the input voltage; The SPWM is composed of the integrated function signal generator ICL8038, and the driving circuit is composed of a m57962l drive chip. In MATLAB, the scheme circuit is simulated, and the simulation results show that the design of the proposed circuit is correct.

Keywords：Single-phase sine wave inverters,DC-DC,DC-AC,SPWM

目 录

1 前言 4

2 正弦波逆变电源结构和原理 5

2.1 正弦波逆变电源结构框图 5

2.2 Boost电路 5

2.3 DC/AC电路原理 6

2.4滤波电路 7

3 SPWM的控制方法 8

4 硬件电路设计 12

4.1 主电路结构设计 12

4.2 控制电路设计 13

4.3驱动电路设计 15

5 仿真与实验 17

结论 22

参考文献 23

致谢 24

1 前言

本文主要对单相全桥逆变电源的设立理念和用途进行论述。逆变电源也属于交流输出电源的一种，根据电压输出的相数进行分类，可分为三相和单相逆变两种类型。其中三相逆变电源又可根据其电源输出有无中线分为三相三线和三相四线逆变电源两种类型。逆变电源的主要用途在于能将低电压直流电转换为高压交流电。

由于逆变电源的设计在生产生活中的意义重大，其已经被广泛作用于人类的生活中，在各类交通工具中，例如作用于火车，机动车辆，轮船等，而且被运用在可再生能源的发点装置中，逆变电源在其中充当着不可或缺的角色。逆变电源的存在使所有直流电源输出的低压直流电快去转变为高压交流电，为用电器提供稳定的高压交流电，在日常生活中我们所使用的小型家电，手机，电脑，等都得以应用，并且为我们对交流电的需求带来便利。因此，设立制造正弦波逆变电源将我们的日常生活带来不可估量的作用，并且在提高社会经历发展上具有极高的效益。

逆变电源的发展与电力电子器件之间存在密切的关系，电子器件的发展能够为逆变电源的发展奠定基础，两者从相继出现到成熟再到得到迅速发展其中经历了漫长的时间，迄今为止，他们的发展经历三个重要阶段。

第一代在开关的材料上选用晶匣管作为逆变器，成为可控硅逆变电源。第二代选用能够自主断开连接的器件作为逆变电源的开关材料。

第三代则是选用了实时反馈控制技术，使得逆变电源的性能得到很好的提高。

本课设要求设计一种将15V直流电压通过升压电路转换成350V的直流电压，使输出电流通过逆变滤波，最终转换成高压交流电压的逆变电源。

2 正弦波逆变电源结构和原理

2.1 正弦波逆变电源结构框图

图 1正弦波逆变电源框图

升压电路：将输入的15V直流电压变成后面逆变电路所需要350V电压。

DC/AC电路：将升压后的直流电压经过逆变成所需要的交流电压。

滤波电路：允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而且组织另外一部分频率成分通过。

驱动电路：用来作为功率管的前级放大。

控制电路：用来完成对单相全桥逆变中开关管的控制并实现一部分保护功能。

2.2 Boost电路

图 2Boost原理图

升压斩波Boost电路如图 2所示。首先需要进行调制电感L值，由于电容C值很大，当V通时，电源向电感L充电，充电时候的电流恒为I1，与此同时，电容C向负载提供电压，由于电容值很大，则输出电压始终为恒定值，记为。设V导通的时间为，通过这段时间电流在L上积蓄的能量则为。当V断开时，E和电感L同时向电容充电并向负载R提供电压。设V断开的时间为，则此期间电感L释放能量就为，当整个电路处于稳定运行状态，一个周期T中电感积蓄的能量与释放的能量相等^【1】，即

（2-1）

化简得：

（2-2）

因为输出的电压高于输入的电源电压，所以称为升压斩波电路，也称其为 Boost变换器。

T与的比值为升压比，将升压比的倒数记作β，则

（2-3）

因此：

（2-4）

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