三相正弦波变频电源设计

摘要

随着电力电子技术的迅速发展，将是电源技术更加成熟，经济，实用，实现高效率和高品质用电结合。变频电源随即而出现，变频电源被广泛应用于各个领域，是变频调速的核心所在。变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。该次课设为使用protel设计一个输出频率范围为20~100HZ，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）的三相正弦波变频电源的课程设计。

关键词：变频电源protel 三相正弦波变频电源

目录

摘要 ............................................................... I 1三相正弦波变频电源设计要求. (1)

2 三相正弦波变频电源系统设计方案比较 (1)

2.1 整流滤波电路方案 (1)

2.2 斩波电路方案 (1)

2.3 绝缘栅控双极型晶体管IGBT驱动电路方案 (2)

2.4 逆变电路方案 (2)

2.5 MOSFET驱动电路方案 (2)

2.6 测量有效值电路方案 (3)

2.7 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案 (3)

2.8 变频电源基本结构图 (4)

3三相正弦波变频电源系统组成 (5)

4交流电源整流滤波电路设计 (7)

5斩波和驱动电路设计 (7)

6逆变和驱动电路设计 (9)

7 真有效值转换电路设计 (11)

8过压保护与过流保护电路设计 (11)

9单片机电路设计 (12)

10电源电路 (13)

11三相正弦波变频电源软件设计 (14)

11.1SPWM波的实现 (14)

11.2 ADC0809的控制程序设计 (15)

11.3系统主程序流程图 (16)

12 三相正弦波变频电路全图 (16)

参考文献 (21)

三相正弦波变频电源设计

1三相正弦波变频电源设计要求

设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz ，输出线电压有效值为36V ，最大负载电流有效值为3A ，负载为三相对称阻性负载（Y 型接法）。三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。

图1-1 三相正弦波变频电源原理框图

2 三相正弦波变频电源系统设计方案比较

2.1 整流滤波电路方案

整流滤波电路可选用两种方案；1三相半波整流电路。2三相桥式整流电路。 比较：1方案整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率高，因此选用方案2。滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C 的方式。

2.2 斩波电路方案

直流斩波电路可选用两种方案；1降压斩波变换电路。2降压-升压变换电路。

隔离 变压器

整流 逆变

三相 负载

控制器

220V AC

比较：1,2方案均能满足要求，但方案2的资源利用充分合理，因此选用方案2。

2.3 绝缘栅控双极型晶体管IGBT驱动电路方案

绝缘栅控双极型晶体管IGBT驱动电路：1应用脉冲变压器直接驱动功率IGBT，来自控制脉冲形成单元的脉冲信号进高频晶体管进行功率放大后加到脉冲变压器上，有脉冲变压器隔离耦合，稳压管D限幅后来驱动IGBT。2有分立元器件构保护的驱动电路，采用光电耦合电路实现控制电路与被驱动IGBT栅成的具有V

GS

极的电隔离，并且提供合适的栅极驱动脉冲。3采用IGBT栅极驱动控制通用记成电路EXB系列芯片。

比较：1中的不足表现在高频脉冲变压器因漏感的存在容易产生振荡。为了限制

,这就影响了栅极驱动脉冲前后沿的陡度，降低振荡，常常需要增加栅极电阻R

G

了可应用的最高频率。2的不足之处就是采用分立的原件较多，抗干扰能力较差。与前面两种方案相比较，3采用集成芯片，使系统的可靠性好，切内部有保护电路，是较适合的一种IGBT的驱动方案。

2.4 逆变电路方案

根据题目要求，选用三相桥式逆变电路三相桥式逆变电路：1采用电流型三相桥式逆变电路。2采用电压型三相桥式逆变电路。

比较：电流型逆变器适合单机传动，加，减速频繁运行或需要经常反向的场合。电压型逆变器适合于向多机供电，不可逆传动或稳速系统以及对快速性要求不高的场合。根据题目要求，选择2。

2.5 MOSFET驱动电路方案

MOSFET驱动电路：1利用CMOS器件驱动MOSFET。2利用光耦合器驱动MOSFET。3采用MOSFET栅极驱动控制专用集成电路芯片IR2111。

比较：1中由于电路自身的一些缺点，如驱动电路开关速度低等，不满足题目要求。2中采用光耦合器驱动MOSFET，因其自身的速度不高，限制了使用的频率，

不满足题目要求。3中采用MOSFET专用的集成电路，芯片性能好，体积小，满足题目要求，故采用3。

2.6 测量有效值电路方案

在题目中，基本部分提到：负载有效值为0.5-3A时，输出线电压有效值应保持在36V。测量有效值电路：1信号分压处理后直接连接到A/D器件，FPGA控制A/D 器件首先进行等间隔采样，并将采集到的数据存到RAM中，然后处理采集到的数据，可在程序中判断信号的周期，根据连续信号的离散化公式，做乘除法运算，得到信号的有效值，然后再计算输出电压，电流，频率，最后把计算结果送给显示单元显示。2信号分压后先经过真有效值转换芯片AD637.AD637输出信号的有效值模拟电平，然后通过A/D采集送到FPGA，直接计算输出电压，电流，频率，最后把计算结果送显示单元显示即可。有效值测量电路框图如图2-3所示。

待处理的信号

AD637 ADC0809 FPGA 显示

图有效值测量电路框图

比较：显然1占用大量FPGA内部资源，造成可用资源减少，不利于设计其他方面的利用，故选择方案2。

2.7 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案

在给设计中，变频的核心技术是SPWM波的生成。SPWM（正弦脉宽调制）波产生：1采用SPWM集成电路。2采用AD9851DDS集成芯片。3利用FPGA通过编程直接生成SPWM波。

比较：方案1是较好的一种产生SPWM波的方案，但题目中的说明中明确规定不

能使用产生SPWM 波形的专用芯片，所以不能采用此方案，2中由于DDS 采用全数字计数，因此会存在杂散干扰，直接影响输出信号的质量，所以此方案也未被采用，故采用方案3。

2.8 变频电源基本结构图

变频电源：1交流变频电源实际上是一个AC-DC-AC 装置。如图2-4所示，但这种电路在负载改变时不能达到题目稳频，稳压的要求。

图2-4 开环结构方框图

2在上面方式的基础上，从负载端引出一个反馈信号。该反馈信号经处理后送FPGA 与预置数相比较，比较结构送输入端，形成一个闭环控制系统。该系统可靠性高，误差小，满足题目要求。结构方框图如图2-5所示。

AC-DC

DC-DC DC-AC

负载

控制电路

调

调频

AC220V/50H

图2-5 闭环结构方框图

考虑到本设计方案，选择方案2。

3三相正弦波变频电源系统组成

所设计的三相正弦波变频电源系统方框图如图3-1所示。控制方式采用单片机和FPGA 共同控制的方式，由单片机AT89S52,IR12864-M 液晶显示器，4×4按键构成人机界面。单片机控制IR12864-M 液晶显示器4×4按键，并与FPGA 的通信。FPGA 作为本设计系统的主控器件，采用一块Spartan 2E 系列XC2S100E-6PQ208芯片，利用VHDL （超高速硬件描述语言）编程，产生PWM 波河SPWM 伯。同时，利用FPGA 完成采集控制逻辑，显示控制逻辑，系统控制及信号分析，处理，变换等功能。

220V/50HZ 的市电，经过一个220V/60V 的隔离变压器，输出60V 的交流电压，经整流得直流电压，经斩波得到一个幅度可调的稳定直流电压。

斩波电路的IGBT 开关器件选用BUP304;BUP304的驱动电力由集成化专用IGBT 驱动器EXB841构成；EXB841的pwm 驱动输入信号由FPGA 提供，并采用观点隔离。输出的斩波电压经逆变得到一系列频率的三相对称交流电。

逆变电路采用全控桥逆变电路，MOSFET 桥臂由6个K1358构成。 K1358的驱动电路选用IR2111的控制信号SPWM 由FPGA 提供。

AC-DC

DC-DC DC-AC

负载

控制电路

调

调频

AC220V/50

图3-1三相正弦波变频电源系统框图

交流输入

斩波变换 光电隔离

光电隔离

桥式逆变

滤波输出

直流输出 滤波

桥式整流 扼流圈 三相交流电输出

过压保护

EXB841驱动 IR2111驱动

电流检测

电压检测

占空比可调计数器

可编程分频器

SPWM 数据表

隔离 隔离

真有效值变换 真有效值变换

ASC0809 A/D 转换

波形变换

占空比锁存器

分频系数锁存器

比较运算器 比较运算器

设置数

设置数

输出电流指示

通信模块

单片机A T89S52

IR12864-M

汉字液晶显示器

DS18B20 温度传感器

D B

A B

FPGA

逆变输出电压经过低通滤波，输出平滑的正选波，输出信号分别经电压，电流检测，送AD673真有效值转换芯片，输出模拟电平，经模、数转化器ADC0809，输出数据送FPGA 处理。送人FPGA 的数据经过一系列处理，送显示电路，显示输出电压，电流，频率及功率。

4交流电源整流滤波电路设计

市电经220V/60V 隔离变压器变压为60V 的交流电压，输出扼流线圈，消除大部分的电磁干扰，经整流输出，交流电转变成脉动大的直流电，经电容滤波输出脉动小的直流电。在电路中有两个保险丝，题目要求输出电流的有效值达到3.6A 时，执行过流保护，则采用4A 的保险丝。输出端并联的电容为11C 为滤波电容，容值为470F 。IN JDQ 端连接过压保护电路。

5斩波和驱动电路设计

设计的斩波和驱动电路如图5.1所示。该电路中IGBT （隔离栅双极性晶体管）采用BUF304，起最大电压为1000V ，TO_218AB 封装。选用IGBT 专用集成驱动器EXB841进行驱动。

图5.1斩波和驱动电路

图5.1中，OUT JDQ 是整流滤波的输出电压端；EXB841的引脚端6连接快恢复二极管U8100；引脚端5连接光电耦合器TLP521;根据资料介绍。与引脚端2相接的电阻为4.7k Ω（1/2W ）;

引脚端1和引脚端9，引脚端2和引脚端9之间的电容12C ,13C 为47F ，该电容并非滤波电容，而是用来吸收输入电压波动的电容；在斩波后的电路中接一个续流二极管（12D ）来消除电感储能对IGBT 造成的不利影响；采用由电感(3L )与电容（16C ）组成的低通滤波器，尽可能降低输出电压波纹。

当IGBT 闭合时，二极管（12D ）为反偏，输出端向负载及电感（3L ）提供能量；当IGBT 断开时，12D ,3L ,16C 构成回路，电感电流经二极管（12D ），对IGBT 起保护作用。

光电耦合器TLP521的引脚图封装形式和内部结构如图5.2所示。

图5.2TLP521-2引脚端封装形式和内部结图

5.3EXB841引脚端封装形式和内部结构 EXB841驱动器的引脚端封装形式和内部结构如图5.3所示。EXB841的引脚功能如下；引脚端1为驱动脉冲输出参考端；引脚端2为驱动的IGBT 脉动功率放大输出级正电源连接端；引脚端3为驱动脉冲输出端；引脚端7,8,10,11为空引脚端；引脚端5为过电流保护信号输出端；引脚端6为过电流保护取样信号连接端；引脚端9位驱动输出脉冲负极连接端；引脚端14为驱动信号负输出端；引脚端15为驱动信号正输入端。

EXB841驱动器内部功能有；（1）采用具有高隔离电压的光耦合器作为信号隔离。因此能用于交流480V 的洞里设备上。（2）内设有电流快速保护电路，可

根据驱动信号与集电极之间的关系检测过电流。因此，能满足IGBT通常只能承受时间为10μs的短路电流的使用要求。（3）内有低速过流切断电路，当即电机电压高时，加入开信号也认为存在过电流。由于该驱动器的低俗切断电路可慢速关断IGBT（＜10μs的过流不响应，从而保证IGBT不被损坏。如果以正常速度气短过电流，则集电极产生尖脉冲冲足以破坏IGBT。（4）能提供IGBT的栅极关断电源。由于IGBT需要一个+15V电压开栅电压，以获得低开启电压，还需要一个-5V关栅电压，以防止关断状态的误动作。这两种电压（+15V和-5V）均可由内部电路产生，以实现IGBT栅正确关断。

6逆变和驱动电路设计

在本设计中采用三相电压桥式逆变电路。6个MOSFET管2SK1358组成该逆变电路的桥臂。桥中各臂在控制信号作用下轮流导通。它的基本工作方式为180°导电方式，即每个桥臂的导电角度为180°，同一相（即同一半桥）上下两桥臂交替到导电。各相开始导电的时间相差120°，三相电压桥式逆变电路如图6.1所示，每个2SK1358并联一个续流二极管和串接一个RC低通滤波器。

图6.1三相电压桥式逆变电路

MOSFET驱动电路的设计对提高MOSFET性能具有重要的作用，并对MOSFET的效率，可靠性，寿命都有重要的影响。MOSFET对驱动它的电路也有要求:能向MOSFET 栅极提供需要的栅压，以保证MOSFET可靠的开通和关断；为了使MOSFET可靠地

触发导通，触发脉冲电压应高于管子的开启电压，并且驱动电路要满足MOSFET 快速转换和峰值电流的要求；具备良好的电气隔离性能；能提供适当的保护功能；驱动电路还应该简单可靠，体积小。

在设计中采用3个IR2111作为MOSFET的驱动电路。MOSFET控制及驱动电路如图6.2所示

图6.2MOSFET控制及驱动电路

IR2111是MOSFET专用驱动集成电路，采用DIP-8封装。其主要技术特点有：可驱动同桥臂的两个MOSFET：内部自举工作：允许在600V电压下直接工作：栅极驱动电压范围宽：单通道施密特逻辑输入，输入与TTL及CMOS电平兼容：死区时间内置：高边输出，输入同相，低边输出死区时间调整后与输入反相。IR2111的引脚封装形式和应用电路如图6.3（a），6.3（b）所示。

图6.3（a）IR2111引脚端封装形式图6.3（b）应用电路

7 真有效值转换电路设计

逆变输出的信号经过低通滤波，三相电流分别由电流检测器转换为电压。单相电压信号由真有效值测量电路检测。真有效值电路由4片AD637构成，其基本电路如图所示。

AD637是真有效值转换芯片，可测量的信号有效值可达7V ，精度优于0.5%，3dB 带宽为8MHz ，可对输入电平以dB 形式指示。

8过压保护与过流保护电路设计

在电路中设计了过压保护电路，其电路图如图9.1所示。图中TL431是一个三端可调分流基准源，它的输出电压用两个电阻就能任意的设置到从REF V （2.5V ）～36V 范围内的任何值。它相当于一个二极管，但阳极端电压高于REF V 时，阳极与阴极导通。在电路中，当电压正常时，JDQIN 与JDQOUT 直线连接，不起任何保护作用。在这种情况下1BH R 和2BH R 中电压为：

此时TH431及的基准电压为

=R E F V

当发生过电压时，两电阻中点的值将大于TL431的基准电压，继电器吸合输入电压，接通蜂鸣器电路发声，发光二极管指示过电压现象。

在设计要求中，要求巨涌过电流保护功能，而过电流保护电路也是负载缺相保护电路。由于三相负载对称时流过任一项的电流值彼此相差不会很大，所以当任一负载开路时，会导致三相负载不对称，从而使流过各相中的电流值发生较大的变化。各相中的电流值都在FPAG 的监测范围内，所以只要当前电流超出所预定的范围，则控制保护电路动作，从而切断输入电源。

过流保护电路图如图9.2所示，利用软件编程来控制该电路继电器的吸合，关断。FPGA 依据采样的电流信号随时监控电路中电流的情况，一旦发现电路中的电流超过设定的最大电流，FPGA 就输出高电平控制信号使三极管导通，继电

2

12

BH BH BH IN R R R V +?2

12

BH BH BH IN R R R V +?

器吸合进入保护状态，同时接通过流只是电路，切断电源的输入，对电路起保护作用；否则，电路不动作，输入的交流电直接输出。

图9.1过压保护电路

图9.2过流保护电路

9单片机电路设计

单片机图及其外围电路采用AT89S52单片机芯片（9.1所示）。矩阵式键盘以I/O口线组成，4×4的行列结构可构成16个键的键盘。按键设置在行列线交

点，行列线分别连接到按键开关的两端。但行线通过上拉电阻接+5V/+3.3V时，被钳位在高电平状态。在本设计中用P1口来控制4×4的行列线。按键输入采用中断工作方式。（图10.1所示）

图9.1单片机及其外围电路

10电源电路

由于变频电源主电路的噪声干扰大，因此，为了确保控制部分的稳定性和可靠性，采用各控制和A/D转换电路与主电路分离的电源供电模式。因为这些部分的功耗不大，所以供电电源均采用三端集成稳压器直接得到各部分所需的电压。

11三相正弦波变频电源软件设计

11.1SPWM 波的实现 （1）SPWM 波的原理

正弦脉冲宽度调制SPWM 的基本原理是：根据采样控制理论中的冲量等效原理，大小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量（即变量对时间的积分）相等，其作用效果基本相同，且窄脉冲越窄，输出的差异越小。这一结论表明，惯性系统的输出响应主要取决于系统的冲量，即窄脉冲的面积，而与窄脉冲的形状无关。依据该原理，可将任意波形用一系列冲量与之相等的窄脉冲进行等效。如图12.1.1所示，以正弦波为例，将一正弦波的正半波k 等分（图中k=7）。其中每一等分所包含的面积（冲量）均用一个与之面积相等的、等幅而不等宽的矩形脉冲替代，且使每个矩形脉冲的中心线和等分点的中线重合。如此，则各矩形脉冲宽度将按正弦规律变化。这就是SPWM 控制理论依据，由此得到的矩形脉冲序列称为SPWM 波形。SPWM 波形生成程序采用VHDL 硬件描述语言编写。

图11.1.1与正弦波等效矩形脉冲序列波形

（2）SPWM 波形数据的产生

利用Matlab 产生波形。计算原理如下：

设三相逆变电路的输出三相分别为U 相、V 相、W 相。就U 相而言，当换流器工作在连续导电模式下时，有

U O U D U ?=

在具体计算时，取x U O sin =，取1=U U ，采样64个点，设脉冲高电平时间为1U t ，脉冲低电平时间为2U t ，则有

T t t U U =?+64)(21 其中T 为输出正弦波的周期。 又 2

11U U U t t t D +=

有

则

当取T 为100000s 时，频率为0.00001Hz ，那么频率为

，V 相、W 相与U 相相同。

程序如下：

x=0:(2*pi)/63:2*pi; Uu=sin(x)+1;

Uv=sin(x+(2*pi)/3)+1; Uw=sin(x-(2*pi)/3)+1; %%----Uo=D*Uu(取Uu=1） %%----D=Uo=Uu Du=Uu; Dv=Uv; Dw=Uw; Du=Du/2; Dv=Dv/2; Dw=Dw/2;

tu1=(Du*100000)/64; tu2=100000/64-tu1; tv1=(Dv*100000)/64; tv2=100000/64-tv1; tw1=(Dw*100000)/64;

tw2=100000/64-tw1;

11.2 ADC0809的控制程序设计

程序设计主要是对ADC0809工作时序进行控制。ADC0809是8位MOS 型A/D 转器 是8位MOS 型A/D 转换器，可实现8路模拟信号的分时采集。片内有8路模拟选通开 关以及相应的通道地址锁存用译码电路。其转换时间为100us 。START 是转换启动信号，高电平有效；ALE 是3为通道选择地址（ADDA 、ADDB 和ADDC ）信号的锁存信号。当模拟量送至某一输入端时（如IN1或IN2等），由3位地址信号选择，而地址信号由ALE 锁存；当启动转换约100us 后，EOC 产生一个负脉冲，以示转换结束；在EOC 的上升沿，若使输出使能信号OE 为高电平，则控制打开三态缓冲器，把转换好的8位数据结构输至数据总线。至此，ADC0809的一次转换结束。

64

)(100000

21?+=

U U OUT t t f 641DT t U =1264

U U t T t -=

采用状态机来设计ADC0809的控制程序。其状态转换图如图1.1.23所示，一共分为6个状态。从图中可以清晰的看出ADC0809的工作过程。ADC0809控制程序采用VHDL硬件描述语言编写。

11.3系统主程序流程图

系统程序实现的功能有：产生SPWM波；产生PWM波；测量输出电压、电流、频率、频率并显示；控制ADC0809的工作；驱动液晶显示器。

程序初始化，读上一次频率，判断是否有按键输入。如果按键输入，则调出相应程序，执行程序命令。判断是否有过压、过流、缺相等现象，如果存在上述现象，则保护电路发生作用。通过信号的计算、处理，在液晶上显示电压、电流、频率，计算功率并显示。程序设计的关键是利用FPGA产生SPWM波。

12 三相正弦波变频电路全图

以下全图为将整流滤波电路，斩波电路，绝缘栅控双极型晶体管IGBT驱动电路，逆变电路，MOSFET驱动电路，测量有效值电路等电路整合与一个完整的三相正弦波变频电路（图12.1所示）。

图12.1三相正弦波变频电路全图

结束语

本设计在硬件上采用了基于PWM技术控制的三相桥式电压型逆变电路，完成了题目的基本部分的全部要求发挥部分的部分要求，达到了设计要求。本次课设让我充分体会到了团队合作的重要性，每人都会分担该题目所要求部分的设计，最后进行总和。

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率 和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SP WM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均

提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变 换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正 弦波。 （4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完成对输出信号的测频。

D题-单相正弦波变频电源

2016年TI 杯大学生电子设计竞赛 参赛注意事项 （1）7月25日8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参 赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效 证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不 得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）7月28日20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 D 题：单相正弦波变频电源 【本科组】 1.任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U 1=220V ，变频电源输出交流电压U O 为36V ，额定负载电流I O 为2A ，负载为电阻性负载。 AC-DC DC-AC U 1 变压器U O I O U 2 图1 单相正弦波变频电源原理框图 2.要求 （1）输出频率范围为20Hz~100Hz ，U O =36±0.1V 的单相正弦波交流电；（15分） （2）输出频率f O =50±0.5Hz ，电流I O =2±0.1A 时，使输出电压U O =36±0.1V ；（10分） （3）负载电流I O 在0.2～2A 范围变化时，负载调整率S I ≤0.5%；（15分） （4）负载电流I O =2A ，U 1在198V ～242V 范围变化时，电压调整率S U ≤0.5%；（15分） （5）具有过流保护，动作电流I O(th)=2.5±0.1A ，保护时自动切断输入交流电源；（10分） （6）I O =2A ，U O =36V 时，输出正弦波电压的THD≤2%； （15分） （7）I O =2A ，U O =36V 时，变频电源的效率达到90%；（15分） （8）其他；（5分） （9）设计报告。（20分）

三相正弦波变频电源课程设计

三相正弦波变频电源设计 1设计任务分析 设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）。三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。 图1-1 三相正弦波变频电源原理框图 2 三相正弦波变频电源系统设计方案选择 2.1 整流滤波电路方案选择 方案一：三相半波整流电路。该整流电路在控制角小于30°时，输出电压和输出电流波形是连续的，每个晶闸管按相序依次被触发导通，同时关断前面已经导通的晶闸管，每个晶闸管导通120°；当控制角大于30°时，输出电压，电流的波形是断续的。 方案二：三相桥式整流电路。该整流电路是由一组共阴极电路和一组共阳极电路串联组成的。三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。 三相桥式整流电路在任何时候都有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的。他们同时导通，形成导电回路。 比较以上两种方案，方案二整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的

利用，效率高，因此选用方案二。滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。 2.2 逆变电路方案选择 根据题目要求，选用三相桥式逆变电路 方案一：采用电流型三相桥式逆变电路。在电流型逆变电路中，直流输入是交流整流后，由大电感滤波后形成的电流源。此电流源的交流内阻抗近似于无穷大，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电流是幅值等于输入电流的方波电流。 方案二：采用电压型三相桥式逆变电路。在电压型逆变电路中，直流电源是交流整流后，由大电容滤波后形成的电压源。此电压源的交流内阻抗近似于零，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电压幅值等于输入电压的方波电压。 比较以上两种方案，电流型逆变器适合单机传动，加，减速频繁运行或需要经常反向的场合。电压型逆变器适合于向多机供电，不可逆传动或稳速系统以及对快速性要求不高的场合。根据题目要求，选择方案二。 2.3 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案选择 在给设计中，变频的核心技术是SPWM波的生成。 方案一：采用SPWM集成电路。因SPWM集成电路可输出三相彼此相位严格互差120°的调制脉冲，随意可作为三相变频电源的控制电路。这样的设计避免了应用分立元件构成SPWM波形发生器离散性，调试困难，稳定性较差。 方案二：采用AD9851DDS集成芯片。AD9851芯片由告诉DDS电路，数据输入寄存器，频率相位数据寄存器，告诉D/A转换器和比较器组成。由该芯片生成正弦波和锯齿波，利用比较器进行比较，可生成SPWM波。 方案三：利用FPGA通过编程直接生成SPWM波。利用其中分频器来改变脉冲信号的占空比和频率，主要是可通过外部按钮发出计数脉冲来改变分频预置数，实现外部动作来控制FPGA的输出信号。

单相正弦波变频电源设计

摘要 随着现代工业和科技的发展，电源在工作、生活等方面的作用越来越重要但许多用户的用电设备并非直接使用通用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。把直流电能转变成交流电能供给负载的DC-AC逆变器，特别是正弦波逆变器，其种类繁多，应用领域广泛，优越性明显。因此，高性能的逆变器成为目前电力电子领域的研究热点之一。 正弦脉宽调制(SPWM)逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形。正弦波逆变电源已广泛用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源、计算机电源，UPS 不间断电源、医疗和照明电源、雷达高压电源、音响和视频电源等。随着数字化控制技术的发展，SPWM脉冲波的生成和逆变器的全数字化控制渐趋方便，并可使逆变器的输出波形的稳态精度、暂稳态响应、可靠性等得到进一步提高。 论文设计的单相正弦波逆变电源属于交流电源(AC-DC-AC逆变)。该电源系统的设计包括主电路和控制电路。论文首先介绍了逆变电源的发展现状；阐述了逆变系统的工作原理；对PWM技术和IGBT进行了简单介绍；分析了正弦脉宽调制的原理及其几种主要的调制方式；还研究了逆变电源主电路的参数，包括整流滤波电路，IGBT的选择，输出滤波参数的确定；最后介绍了系统的软件设计实现的具体过程，并给出了系统主程序流程图和中断流程图，程序清单。 关键词：逆变电源；正弦脉宽调制；IGBT

Abstract With the development of modern industry, science and technology, power supply becomes more and more important in work and life. But many users' devices can't work with AC directly provided by public electricity, which should be converted by power electronics technique to the forms needed. DC-AC inverters, especially sinusoidal inverters, which convert alternating current to direct current, are various, widely used and excellent. Therefore, High performance inverters have been one of points of power electronics. As one of inverters, Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) inverters can achieve low total harmonic distortion (THD) output wave. Sinusoidal Pulse Width Modulation(SPWM) inverters have been applied in the following aspects widely. They are DC power supply, AC power supply, industry power supply, computer power supply, UPS power supply, power supply of medical treatment and lighting, high voltage power supply of radar, power supply of sound and video frequency and so on. With the development of digital control techniques, the production of SPWM and digital control of inverters become convenient, which makes the output wave's steady-state precision, transient and steady-state response, reliability improved. Single-phase Sinusoidal Pulse Width Modulation Inverter Power Supply in this thesis belongs to AC power supply (AC-DC-AC convert). The power supply system includes the main circuit design and control circuits. The thesis presents the current situation and development trends of the inverters, discusses the inverter system's working principle and mathematic model; gives an outline of PWM technology and IGBT device; analyses the principles of the sine width modulate and major modulate methods; describes the major parameters of the system to identify, including the rectifier filter circuit, IGBT choice, the output filter parameters of. Finally, it introduces specific achieved process of software design in the last chapter, providing the system flow chart of main program and interrupt program, and program list. Key words: Inverter; SPWM;IGBT

电力电子课程设计--三相变频电源的设计

电力电子课程设计学院：电气与动力工程学院专业：电气工程及其自动化班级： 姓名： 学号： 指导老师： 目录

第一章：课程设计的目的及要求 (1) 1.1课程设计的目的 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 1.3课程设计报告基本格式 (3) 第二章：三相变频电源介绍 (3) 第三章MATLAB软件的介绍 (4) 第四章：整流电路的设计 (5) 4.1 整流电路工作原理 (5) 4.2电容滤波的不可控整流 (6) 4.3 整流模块的计算及选型 (10) 第五章：逆变电路的设计 (13) 5.1 逆变电路的工作原理及波形 (13) 5.2 二极管和IGBT参数选择 (16) 第六章：SPWM逆变电路 (18) 第七章：驱动电路 (22) 第八章：MATLAB软件仿真 (22) 第九章：附录及参考文献 (25) 第十章：课程设计的心得体会 (26) 第一章：课程设计的目的及要求

1、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 4）培养运用工具的能力和方法。 5）提高课程设计报告撰写水平。 2、课程设计的要求 题目：三相变频电源的设计 注意事项： 1）根据规定题目进行电力电子装置设计 2）通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据

三相正弦波变频电源的设计

重庆文理学院 成人高等教育 毕业论文论文题目：三相正弦波变频电源的设计 论文作者：余廷江 指导教师：柯能伟 专业班级：07电本 学号：3114450078 提交论文日期：2009年09月15日论文答辩日期：2009年10月26日 中国 重庆 2009 年9 月

学院毕业设计目录 目录 摘要...................................................................................................... III Abstract ............................................................................................... IV 1 引言 (1) 1.1 选题的提出 (1) 1．2变频技术的介绍 (1) 1.3研究意义 (1) 1.4设计的对象 (3) 2 系统总体设计方案 (3) 3 系统主要功能的实现 (4) 3.1系统主要功能的实现 (4) 3.2 PWM 信号的产生方式 (5) 3.3 SPWM 调制方式的选择 (6) 3.4FPGA控制模块 (7) 4 理论分析与参数计算 (7) 4.1 SPWM 逆变电源的谐波分析 (7) 4.2 载波频率的选择 (7) 4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法 (8) 5. 应用程序设计部分 (9) 5.1 VHDL硬件描述语言简介 (9) 5.2 正弦波顶层设计程序 (9) 6结论 (10) 6.1取得的成绩 (10) 6.2存在的不足和今后的努力方向 (10) 参考文献 (1)

三相变频电源

三相正弦波变频电源报告 摘要：本系统基于面积等效原理和奈奎斯特定理，采用AC-DC变换的方法，实现了市电到直流电压的转换；采用SPWM逆变器实现本地DC-AC的转换，采用DDS 产生频率可变的SPWM脉冲，实现了本地交流电源的变频；采用MAX197采样、反馈，实现了对本地交流电源有效值的控制以及缺相和过流保护。 关键字：变频电源；三相正弦波；逆变；正弦脉宽调制 Abstract:

三相正弦波变频电源报告 一.方案的选择与论证 1.题目要求及相关指标分析 本题目要求制作以三相正弦波变频电源，输出线电压有效值36V ，输出频率20-100HZ ，各相电压的有效值小于0.5V ，输出负载电流0.5A-3A 时，输出线电压有效值保持在36V ，误差小于5%。基于上述要求本设计采用AC-DC-AC 变换的方法，采用SPWM 控制逆变器实现变频。由于逆变器的开关以及感性、容性负载等对逆变器输出交流信号的延迟较严重，为了及时稳定变频电源的幅度，本设计采用多片A/D 同时采样输出交流信号。 2.方案的比较与选择 1) 正弦波脉宽调制实现方案的选择 (1) 自然采样法 图1 自然采样法 按照SPWM 控制的基本原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称为自然采样法，采用硬件实现时的方框图如图1所示。 图1中三角波发生器负责产生符合要求的SPWM 载波信号（三角波），正弦波发生器产生用户需要频率的正弦波信号，电压比较器在三角波和正弦波的自然交点的时刻实现翻转，控制功率开关器件的通断。 自然采样法生成的SPWM 波形很接近正弦波，若采用软件实现自然采样时需要解超越方程，需要花费大量的时间，难以实现实时控制；若采用硬件实现，为了控制逆变器功率器件的死区，需要很复杂的硬件来延时。 (2) 规则采样法 如图 2 所示取三角波两个正峰值之间的时间间隔为一个采样周期c T ，在三角波的负峰值时刻D t 对正弦信号波采样而得到D 点，过D 点作一水平直线和三角波分别交于A 、B 两点，在A 点时刻和B 点时刻控制功率开关器件的通断。可见A 、B 两点间的时间间隔就是脉冲宽度，则规则采样法得到的脉冲宽度为 ()1sin 2 c r d T a t δω=+ a 为调制度，即为三角波和正弦波的峰值之比，且 01a ≤<。r ω表示正弦信号的角频率。

380V,50HZ转变成415V,60HZ三相变频电源

380V,50HZ转变成415V，60HZ三相变频电源 指导老师：欧阳华斯电源 答辩人：400-830-5877 变频电源工作原理图 380V,50HZ转变成415，60HZ三相变频电源 三进三出变频电源（OYHS-98300系列）

型号（OYHS）98310983159832098330983459836098375983100983150输出容量（KVA） 10152030456075100150电路方式IGBT/PWM脉宽调制方式 交流输入 相数三相 波形SINEWAWE 电压380V±15% 频率波动范围50HZ or60HZ±15% 功率因数﹥0.9 交流输出 相数三相 波形SINE WAVE 电压415V,0-520连续可调 频率60HZ，50HZ，40-499.9HZ连续可调 频率稳定率≤0.01% 低档最大电流（A） 27.841.755.683.8125166.7208.3276416高档最大电流（A） 13.920.827.841.762.583.3104.2138208整机性能 电源稳压率﹤1% 负载稳压率﹤1% 波形失真度﹤1% 效率﹥90% 反应时间≤2ms

波峰因子3：1 保护装置具有过压，过流，超载，输入欠压，过高温，短路等多重 保护 显示 显示介面数位式LED显示 电压4位数，数位电压表，解析度0.1V 电流4位数，数位电流表，解析度0.1A 功率4位数，数位瓦特表 频率4位数，数位频率表 环境及其它 冷却装置高速变频风扇冷却，强制冷风 工作温度-10℃to50℃ 相对湿度0～90%（非凝结状态） 海拔高度≤1500m 重量（KG） 2002603204505506607509001350 尺寸 (H*D*W） mm 870*650*50 01100*750*55 1120*750*55 1310*800*60 1430*1100*80 1850*1200*85 注：1以上尺寸不含脚输高度 2可根据顾客要求规格特别定制

课程设计----基于MATLAN的三相正弦波变频电源的仿真设计

毕业设计(论文) 题目三相正弦波变频电源仿真设计专业电气工程及其自动化 二〇〇九年六月二十日

目录 第一章变频器概述 1.1.变频电源的原理 (3) 1.2.变频电源的特点及应用 (3) 1.3.MATLAB简介及仿真技术 (4) 1.4.MATLAB仿真技术在电力电子中的应用 (6) 1.5.本论文完成内容 (8) 第二章变频器硬件设计 2.1整流单元及供电电源 (9) 2.2逆变输出装置及其驱动电路 (10) 2.3滤波输出及过压过流缺相检测与保护 (14) 2.4变频电源的控制 (17) 第三章变频器软件设计 3.1控制模块设计 (21) 第四章变频器的MATLAB仿真 4.1MATLAB在电力电子中的应用 (25) 1电力系统工具箱 (25) 2 MATLAB在变频器中应用及仿真框图 (27) 第五章结语 (34)

摘要:本文采用MATLAB对变频电源进行系统分析。基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证。硬件部分采用IT公司的低功耗单片机MSP430F149作为主控器件，IR2130驱动3相功率管。控制方式采用传统的SPWM，用SPWM专用集成芯片SM2001产生SPWM信号以控制IR2130的通断。系统采用PI反馈控制使硬件系统具良好的稳压功能。另外本文在硬件设计中对变频电源的过流，过压，缺相等保护功能进行了阐述。

第一章变频器概述 由于我国市电频率固定为50 Hz，因而对于一些要求频率大于或小于50 Hz的应用场合，则必须设计一个能改变频率的变频电源系统。目前最常用的是三相正弦波变频电源。该电源系统主要由整流、逆变、控制回路3部分组成。其中，整流部分用以实现AC／DC的转换；逆变部分用以实现DC／AC的转换；而控制回路用以调节电源系统输出信号的频率和幅值。 1-1 变频电源的原理 经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源，它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。变频电源主要有二大种类：线性放大型和PWM开关型HY系列程控变频电源，以微处理器为核心，以多脉宽调制(MPWM)方式制作,用主动元件IGBT模块设计，采用数字分频、D/A转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术, 使单机容量可达100kV A, 以隔离变压器输出来增加整机稳定性, 具有负载适应性强、输出波形品质好、操作简便、体积小、重量轻等特点，具有短路、过流、过载、过热等保护功能，以保证电源可靠运行。 现在使用的变频电源主要采用交一直一交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源.变频电源的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成.整流部分为单相或三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率.变频电源的主电路大体上可分为两类，分别为电压型和电流型。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波器件是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波器件是电感。 1-2 变频电源的特点及应用 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 交流变频电源调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% -

单相正弦波变频电源

摘要 该变频电源以ST公司的STM32F103VET6芯片为主控芯片，利用内部PWM模块生成SPWM信号，驱动全桥逆变电路，将直流电压转化为交流电压，其幅值和频率由STM32芯片内部程序控制调节。另外本系统外接彩屏及键盘，可手动设定电源输出电压的有效值及频率，并实时显示输出电压、电流、功率和交流电压的效率。同时该系统具有过流保护功能，可以在输出大于2A电流的情况下切断交流输入，大大增加了系统的安全性和稳定性。 Abstract The variable frequency power to S T’s STM32F103VET6 chip for the master core internal modulation SPWM signal generation to drive full-bridge inverter circuit, the DC voltage into AC voltage, amplitude and frequency of its internal procedures by the STM32 chip control and regulation. External color screen and keyboard of the system, manually set the power output RMS voltage and frequency, and real-time display output voltage, current, power and efficiency of AC voltage. While the system has over-current protection, high current output can be cut case of AC input, improve system security and stability. 1、方案论证与选择 1.1、系统整体方案设计 整个系统以STM32F103VET6芯片为主控芯片，输出两路互补的SPWM信号，通过驱动电路驱动全桥逆变器，得到电压有效值和频率可控的交流电压。输出端通过采样电路对电压极电流进行采样,构成闭环控制。然后通过PID算法调节SPWM信号控制输出电压值大小，实现稳压。 考虑到STM32芯片的性能，SPWM输出采用开环控制。 输入部分由触摸屏实现，手动输入设定值。显示部分采用彩屏输出交流电的有效电压值、电流值、频率及效率。 过流保护通过接入继电器实现，当电流大于2A的时候控制继电器切断交流电输入。 1.2、方案选择 1.2.1功率开关管选择 本设计要求能够输出电压有效值为20V，最大电流2A的交流电，采用MOSFET无疑是开关器件的最佳选择。IRF520的最大漏源极电压为100v，导通电流为———，符合设计要求。 1.2.2 MOS管驱动电路设计

1000HZ电源、1200HZ电源、1350HZ变频电源、1500HZ电源、2000HZ电源、单相变频电源、三相变频电源

济南能华电源设备有限公司专业研发、制造、销售变频电源、60HZ电源、400HZ中频电源、1000HZ电源、1200HZ电源、1350HZ变频电源、1500HZ电源、2000HZ电源、单相变频电源、三相变频电源、逆变电源、模块电源、开关电源等系列电源，欢迎广大客户来电订购400HZ地面静态电源将50Hz市电逆变为400Hz、115/200V三相交流电源，用于飞机和机载设备供电，是军用和民用机场、飞机维修基地、飞机制造厂及研究所必需的地勤保障设备。根据用户的要求可生产0.5kVA-180kVA静变电源。电压幅值的调节采用空间矢量脉宽调制先进技术(SPWM），使静变电源在输出负载和输入电源改变时仍具有极小的谐波含量，保持很好的动态能。 航空中频静变电源是我们自主研发、设计和制造的，具有当代世界先进水平的机电产品。它对外输出额定频率400Hz、额定电压115/200V的三相交流中频电源，既可用作具有交流供电系统的各种民用和军用飞机的地面支持电源，又可用作飞机制造厂、维修厂、试飞站、研究所的实验电源。可广泛用于机库、机坪、登机桥、电子车间、实验室等有交流市电供应的使用地点，具有波形品质好、体积小、重量轻、噪音低、无污染、运行费用低等优点。可根据用户要求提供固定式、桥挂式和拖车式机组。 性能特点： 提供世界各国标准电压仿真，测试各类电器产品。 提供稳定纯正弦波，以便实验室作各种测试。

具有40~70Hz/50Hz/60Hz/400Hz四档频率选择。 输出电压范围0~150V/0~300V二档选择。 四窗口五功能数字式电表，测量显示Hz,V,A,W,PF。 输出波形失真度低，稳定可靠性高。 400HZ地面静态电源将50Hz市电逆变为400Hz、115/200V三相交流电源，用于飞机和机载设备供电，是军用和民用机场、飞机维修基地、飞机制造厂及研究所必需的地勤保障设备。根据用户的要求可生产0.5kVA-180kVA静变电源。电压幅值的调节采用空间矢量脉宽调制先进技术(SPWM），使静变电源在输出负载和输入电源改变时仍具有极小的谐波含量，保持很好的动态能。 航空中频静变电源是我们自主研发、设计和制造的，具有当代世界先进水平的机电产品。它对外输出额定频率400Hz、额定电压115/200V的三相交流中频电源，既可用作具有交流供电系统的各种民用和军用飞机的地面支持电源，又可用作飞机制造厂、维修厂、试飞站、研究所的实验电源。可广泛用于机库、机坪、登机桥、电子车间、实验室等有交流市电供应的使用地点，具有波形品质好、体积小、重量轻、噪音低、无污染、运行费用低等优点。可根据用户要求提供固定式、桥挂式和拖车式机组。 性能特点： 提供世界各国标准电压仿真，测试各类电器产品。 提供稳定纯正弦波，以便实验室作各种测试。 具有40~70Hz/50Hz/60Hz/400Hz四档频率选择。 输出电压范围0~150V/0~300V二档选择。 四窗口五功能数字式电表，测量显示Hz,V,A,W,PF。 输出波形失真度低，稳定可靠性高。

采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计

采用DSP TMS320F28335的三相SPW M变频电源的设计 作者：佚名来源：世界电子元器件发布时间：2009-4-27 12:12:32 [收藏] [评论] 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速 度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有 电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。

单相正弦波变频电源自动化毕业设计(论文)

单相正弦波变频电源 摘要：本设计是通过模拟和数字的方法来产生SPWM信号。采用89C51单片机产生正弦波基波，采用NE555芯片产生高度线性等腰三角波载波。基波和载波通过高速电压比较器LM311比较产生与之对应的SPWM驱动信号。SPWM驱动信号经整形电路、死区电路、驱动功放隔离电路完成对全桥场效应管的开通和关断,从而完成将直流电压逆变成所需频率的正弦交流电。而调压电路采用前级DC-DC独立调压来实现，实现直流稳压。改变单片机正弦波输出频率来实现逆变输出SPWM 交流调频的功能。采用芯片AD637对输出电压、电流进行真有效值变换，经A/DTLC549变换后送单片机处理，实时对逆变输出进行监控，保证输出电压的稳定性。输出电压波形为正弦波，输出频率可变，能够测量和显示电源输出电压、电流、具有过流保护、过压保护电路、空载报警电路等。同时基于UC3845多路隔离反击式开关电源为系统供电。 在研究和设计的基础上制作了样机，完成了大部分的调试工作，达到了预期的目的。 关键词：升压；场效应管；检测电路；逆变

Abstract:The SPWM signal is produced by the way of analog and digita in the design.The fundamental wave is produced by 89C51 chip,and the sine t riangle carrier wave is produced by NE555 chip.SPWM drive signal is generated by the high-speed voltage comparator LM311. The turn-on and turn-off of mosfet are controlled by SPWM drive signal from the shaping circuit, the dead zone circuit, the power am plifier circuit to bring out the required frequency of the sinusoidal alternating current in DC/AC convertion.The voltage regulating circuit uses DC-DC independent voltage regulating to realize, Change the frequence of the sine wave that is the output of the MCU will realize the function of inverse output SPWM AC frequency modulation .Use AD637 to complete voltage and current true effective value transform and then send the result to A/DTLC549. Through AD exchange the output will be send to the MCU to be processed,according to the result to monitor the inverse output and to ensure the stability of the output voltage. The waveform of the output voltage is sine-wave,its frequence can be changed.The voltage and current of the Power source can be e over-current and over-voltage protection circuit, an o-load alarm circuit and smeasured and the result can be displayed on the LCD.The power source include tho on. At the same time use multi-channel isolate Counter type switch power as system power supply. On the basis of research and design,a prototype of principle is produced.the most of debugging of the whole system is completed. Keyword:boost；mosfet；detection circuit；inverter

380V,50HZ转变成208V,240V,60HZ三相变频电源

380V,50HZ转变成208V,240V，60HZ三相变频电源 指导老师：欧阳华斯电源 答辩人：400-830-5877 变频电源工作原理图 380V,50HZ转变成208V,240V，60HZ三相变频电源 三进三出变频电源（OYHS-98300系列）

型号（OYHS）98310983159832098330983459836098375983100983150输出容量（KVA） 10152030456075100150电路方式IGBT/PWM脉宽调制方式 交流输入 相数三相 波形SINEWAWE 电压380V±15% 频率波动范围50HZ or60HZ±15% 功率因数﹥0.9 交流输出 相数三相 波形SINE WAVE 电压208V,240V,0-520连续可调 频率60HZ，50HZ，40-499.9HZ连续可调 频率稳定率≤0.01% 低档最大电流（A） 27.841.755.683.8125166.7208.3276416高档最大电流（A） 13.920.827.841.762.583.3104.2138208整机性能 电源稳压率﹤1% 负载稳压率﹤1% 波形失真度﹤1% 效率﹥90% 反应时间≤2ms

波峰因子3：1 保护装置具有过压，过流，超载，输入欠压，过高温，短路等多重 保护 显示 显示介面数位式LED显示 电压4位数，数位电压表，解析度0.1V 电流4位数，数位电流表，解析度0.1A 功率4位数，数位瓦特表 频率4位数，数位频率表 环境及其它 冷却装置高速变频风扇冷却，强制冷风 工作温度-10℃to50℃ 相对湿度0～90%（非凝结状态） 海拔高度≤1500m 重量（KG） 2002603204505506607509001350 尺寸 (H*D*W） mm 870*650*50 01100*750*55 1120*750*55 1310*800*60 1430*1100*80 1850*1200*85 注：1以上尺寸不含脚输高度 2可根据顾客要求规格特别定制

2016年TI杯大学生电子设计竞赛题D-单相正弦波变频电源V3

2016年TI 杯大学生电子设计竞赛 D 题：单相正弦波变频电源 1． 任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U 1=220V ，变频电源输出交流电压U O 为36V ，额定负载电流I O 为2A ，负载为电阻性负载。 AC-DC DC-AC U 1 变压器U O I O U 2 图1 单相正弦波变频电源原理框图 2． 要求 （1） 输出频率范围为20Hz~100Hz ，U O =36±0.1V 的单相正弦波交流电。 （15分） （2） 输出频率f O =50±0.5Hz ，电流I O =2±0.1A 时，使输出电压U O =36±0.1V 。 （10分） （3） 负载电流I O 在0.2～2A 范围变化时，负载调整率S I ≤0.5%。 （15分） （4） 负载电流I O =2A ，U 1在198V ～242V 范围变化时，电压调整率S U ≤0.5%。 （15分） （5） 具有过流保护，动作电流I O(th)=2.5A （允许电流误差4%），保护时自动 切断输入交流电源。 （10分） （6） I O =2A ，U O =36V 时，输出正弦波电压的THD≤2%。 （15分） （7） I O =2A ，U O =36V 时，变频电源的效率达到90%。 （15分） （8） 其他。 （5分） （9） 设计报告 （20分） 项 目 主要内容 满分 方案论证 设计与论证，方案描述 3 理论分析与计算 电路结构设计，器件选择，仿真分析 5 电路与程序设计 电路图及有关设计文件 5 测试方案与测试结果 测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 5 设计报告结构及规范性 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性 2 总 分 20

送给电赛做电源的同学

主攻“电源类”赛题方向的同学注意了： 1. “电源类”赛题近届都有 在9届电子设计竞赛中，电源类赛题有7题：①简易数控直流电源（1994年A题）；②直流稳压电源（1997年A题）；③数控直流电流源（2005年F题）；④三相正弦波变频电源（2005年G题）；⑤开关稳压电源（2007年本科组E题）；⑥光伏并网发电模拟装置（2009年A题）；⑦电能搜集充电器（2009年E题） 比较历届赛题可以看到，“电源类”赛题从DC→AC，而且设计要求是越来越高。例如：2005年G题“三相正弦波变频电源”要求： （1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V； （2）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%； （3）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%； （4）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%； （5）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。 2009年A题“光伏并网发电模拟装置”要求： （1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使 2011年5月17日11:32:51 上传下载附件(1.72 KB) ，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。 （3）DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）。