【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)以 ARM 作為控制核心，結(jié)合推挽升壓電路和 SPWM 逆變電路，實(shí)現(xiàn)了將12VDC 輸入電壓轉(zhuǎn)換為110VAC 交流正弦電壓輸出。實(shí)驗(yàn)表明，該逆變器具有電壓紋波小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)高和全數(shù)字等特點(diǎn)，能夠滿足實(shí)際需要。
本設(shè)計(jì)以 ARM 作為控制核心，結(jié)合推挽升壓電路和 SPWM 逆變電路，實(shí)現(xiàn)了將12VDC 輸入電壓轉(zhuǎn)換為110VAC 交流正弦電壓輸出。實(shí)驗(yàn)表明，該逆變器具有電壓紋波小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)高和全數(shù)字等特點(diǎn)，能夠滿足實(shí)際需要。
1.系統(tǒng)總體方案
1.1 總體設(shè)計(jì)框圖
如圖1 所示， 逆變器系統(tǒng)由升壓電路、逆變電路、控制電路和反饋電路組成。低壓直流電源 DC12V 經(jīng)過(guò)升壓電路升壓、整流和濾波后得到約 DC170V高壓直流電，然后經(jīng)全橋逆變電路 DC/AC 轉(zhuǎn)換和 LC 濾波器濾波后得到AC110V 的正弦交流電。
逆變器以 ARM 控制器為控制核心，輸出電壓和電流的反饋信號(hào)經(jīng)反饋電路處理后進(jìn)入 ARM 處理器的片內(nèi) AD，經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換和數(shù)字 PI 運(yùn)算后，生成相應(yīng)的SPWM 脈沖信號(hào)，改變 SPWM 的調(diào)制比就能改變輸出電壓的大小，從而完成整個(gè)逆變器的閉環(huán)控制。
1.2 SPWM 方案選擇
1.2.1 PWM 電源芯片方案
采用普通的 P W M 電源控制芯片，如 SG3525，TL494，KA7500等，此類芯片的優(yōu)點(diǎn)是能夠直接的產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，但是它缺點(diǎn)是波形線性不好，而且振蕩發(fā)生器是依賴充放電電路而產(chǎn)生波形，當(dāng)要 PWM 芯片產(chǎn)生 SPWM 信號(hào)需要附加額外很多電路。
逆變器是一種把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220伏50HZ正弦波或方波）的裝置。我們常見(jiàn)的應(yīng)急電源，一般是把直流電瓶逆變成220V交流的。簡(jiǎn)單來(lái)講，逆變器就是一種將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的裝置。
不管是在偏遠(yuǎn)家村，或是野外需要或是停電應(yīng)急，逆變器都是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。比較常見(jiàn)的是機(jī)房會(huì)用到的UPS電源，在突然停電時(shí)，UPS可將蓄電池里的直流電逆變?yōu)榻涣鞴┯?jì)算機(jī)使用，從而防止因突然斷電而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。
本文將介紹兩種比較簡(jiǎn)單的逆變器電路圖。并附以簡(jiǎn)單的逆變器電路圖說(shuō)明，有興趣的朋友可以研究下，自已動(dòng)手做一個(gè)逆變器也確實(shí)是一件非常有成就感的事。以下就是一張較常見(jiàn)的逆變器電路圖。
以上是一款較為容易制作的逆變器電路圖，可以將12V直流電源電壓逆變?yōu)?20V市電電壓，電路由BG2和BG3組成的多諧振蕩器推動(dòng)，再通過(guò) BG1和BG4驅(qū)動(dòng)，來(lái)控制BG6和BG7工作。其中振蕩電路由BG5與DW組的穩(wěn)壓電源供電，這樣可以使輸出頻率比較穩(wěn)定。在制作時(shí)，變壓器可選有常用雙12V輸出的市電變壓器?？筛鶕?jù)需要，選擇適當(dāng)?shù)?2V蓄電池容量。
以下是一款高效率的正弦波逆變器電器圖，該電路用12V電池供電。先用一片倍壓模塊倍壓為運(yùn)放供電?？蛇x取ICL7660或MAX1044。運(yùn)放1 產(chǎn)生50Hz正弦波作為基準(zhǔn)信號(hào)。運(yùn)放2作為反相器。運(yùn)放3和運(yùn)放4作為遲滯比較器。其實(shí)運(yùn)放3和開(kāi)關(guān)管1構(gòu)成的是比例開(kāi)關(guān)電源。運(yùn)放4和開(kāi)關(guān)管2也同樣。它的開(kāi)關(guān)頻率不穩(wěn)定。在運(yùn)放1輸出信號(hào)為正相時(shí)，運(yùn)放3和開(kāi)關(guān)管工作。這時(shí)運(yùn)放2輸出的是負(fù)相。這時(shí)運(yùn)放4的正輸入端的電位（恒為0）總比負(fù)輸入端的電位高，所以運(yùn)放4輸出恒為1，開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。在運(yùn)放1輸出為負(fù)相時(shí)，則相反。這就實(shí)現(xiàn)了兩開(kāi)關(guān)管交替工作。
當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)比檢測(cè)信號(hào)，也即是運(yùn)放3或4的負(fù)輸入端的信號(hào)比正輸入端的信號(hào)高一微小值時(shí)，比較器輸出0，開(kāi)關(guān)管開(kāi)，隨之檢測(cè)信號(hào)迅速提高，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)比基準(zhǔn)信號(hào)高一微小值時(shí)，比較器輸出1，開(kāi)關(guān)管關(guān)。這里要注意的是，在電路翻轉(zhuǎn)時(shí)比較器有個(gè)正反饋過(guò)程，這是遲滯比較器的特點(diǎn)。比如說(shuō)在基準(zhǔn)信號(hào)比檢測(cè)信號(hào)低的前提下，隨著它們的差值不斷地靠近，在它們相等的瞬間，基準(zhǔn)信號(hào)馬上比檢測(cè)信號(hào)高出一定值。這個(gè)“一定值”影響開(kāi)關(guān)頻率。它越大頻率越低。這里選它為0.1~0.2V。
總結(jié)
方波輸出的逆變器效率高，對(duì)于采用正弦波電源設(shè)計(jì)的電器來(lái)說(shuō)，除少數(shù)電器不適用外大多數(shù)電器都可適用，正弦波輸出的逆變器就沒(méi)有這方面的缺點(diǎn)，卻存在效率低的缺點(diǎn)，如何選擇這就需要根據(jù)自己的需求了。
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