基于UC3524的逆变电源设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）

基于UC3524的逆变电源设计

摘 要

逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变幻的装置，主要应用与银行、通信、医院、金融等重要机构。设计内容包括逆变电路原理分析、微机控制电路设计、主电路设计、主要开关器件驱动电路设计，系统抗干扰设计，保护设计，主电路设计采用开关频率高导通压降低功耗低的绝缘栅双极晶体管IGBT。逆变电源输入输出都经过变压器进行电气隔离，使整个电路系统与外接电网和负载完全电气隔离。电源保护电路主要有过流保护、过压保护、短路保护，通过将主电路中的电压电流信号反馈到控制电路中，实现系统自我保护功能。为保证输出稳定的交流电压，对交流输出电压进行取样，经过采样电路处理反馈到控制电路中进行分析，使输出电压幅值稳定在规定范围内。

关键词：逆变电源，IGBT，微机控制，保护电路

I

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UC3524 INVERTER BASED POWER SUPPLY

DESIGNED

ABSTRACT

Power inverter is an electrical energy using power electronics technology changing device, the main application and banking, telecommunications, hospitals, financial and other important institutions. Design elements include inverter circuit analysis, computer control circuit design, the main circuit design, the main switching device drive circuit design, system anti-jamming design, protection design, the main circuit design using high switching frequency to reduce power consumption low conduction voltage insulated gate bipolar transistor IGBT. Inverter input and output are electrically isolated through the transformer, so that the whole circuit system with external power grid and load complete electrical isolation. Main power supply protection circuit overcurrent protection, overvoltage protection, short circuit protection, through the main circuit voltage and current signal is fed to the control circuit, to achieve self-protection system. In order to ensure stable output AC voltage, the AC output voltage is sampled, the sampling circuit after processing the feedback to the control circuit for analysis, the amplitude of the output voltage within the specified stability.

KER WORD：Power inverter，IGBT，protect current，short circuit protection,

II

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目 录

前 言 ......................................................................................... 1 第1章 逆变电源设计方案论证 ................................................ 3

1.1 设计背景 ....................................................................... 3

1.1.1 基于UC3524逆变电源的设计思路 ...................... 3 1.1.2 逆变电源的工作原理 ............................................ 4 1.2 逆变电源的逆变电路及控制方案 .................................. 4

1.2.1 逆变电路 .............................................................. 4 1.2.1 逆变电路的驱动控制 ............................................ 6 1.3 逆变电源的特性分析 .................................................... 6

1.3.1 逆变电源的功能特性 ............................................ 6 1.3.2 逆变电源技术特性................................................ 7 1.4 设计方案总体规划 ........................................................ 8 第2章 逆变电源硬件结构设计 ................................................ 9

2.1 逆变桥驱动器选择 ........................................................ 9

2.1.1 逆变电路对驱动器的要求 .................................... 9 2.1.2 逆变电路驱动器选择 ............................................ 9 2.2 逆变电源硬件设计 ....................................................... 10

2.2.1 全桥逆变电路设计............................................... 10 2.2.2 驱动脉冲发生电路设计 ....................................... 13 2.2.3 逆变输出采样电路............................................... 15 2.2.4 负载供电自动切换电路 ....................................... 16 2.2.5 逆变电源保护电路............................................... 17 2.2.6 市电断电监测电路............................................... 18 2.2.7 电源供电电源切换电路 ....................................... 18 2.2.8 蓄电池电量监控电路 ........................................... 20 2.2.9 微机控制 ............................................................. 22 2.3 逆变电源稳定性设计 ................................................... 24

III

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第3章 软件设计 ..................................................................... 26

3.1 MAX187工作时序 ........................................................ 26 3.2 MAX187驱动程序设计 ................................................. 26 3.3 微机软件设计思路 ....................................................... 28 第4章 逆变电源输出波形的改进 ........................................... 30

4.1 PWM控制的基本原理 .................................................. 30 4.2 单相PWM逆变电路及其控制方法 .............................. 31

4.2.1 SPWM波形实现方法 ........................................... 31 4.2.2 SPWM逆变电路谐波分析 .................................... 34

第5章 总结与展望.................................................................. 36

5.1 全文工作总结 .............................................................. 36 5.2 后续工作展望 .............................................................. 37 致 谢 ........................................................................................ 38 参考文献 .................................................................................. 38 外文资料翻译 ............................................. 错误！未定义书签。

IV

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前 言

逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变幻的装置，它从交流或直流输入，经电能变换获得稳压恒频的交流输出。随着各行各业控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备都不是直接从交流电网提供的交流电来获取电能，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。逆变电源就是为满足这类行业的需求而开发的电气设备。逆变电源技术是一门综合性的专业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。逆变电源广泛应用于航空、航海、、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。

基于UC3524的后备式逆变电源要求输出220V/50Hz的稳压恒频的单相交流电，输出额定功率为1kW。设有市电断电、过载、短路等故障应急处理功能。在市电断电时，触发内部供电自动切换电路，完成内部供电从市电供电到电池供电的切换，同时逆变电源自动检测断电，并将信息反馈到内部微机控制，微机对反馈的断电信息进行处理，将电源输出切换到逆变输出，并在显示器、LED指示灯显示这一变换结果。当市电恢复正常时，逆变电源将自动完成上述相反过程。在输出短路或过载时，逆变电源将立刻停止交流输出，并将故障反馈到微机，对故障信息进行处理，保护电源，发出报警信号。

近年来，现代逆变技术主要朝着高频化、模块化、数字化、绿色化以及并机技术的趋势发展。而目前我国国内的逆变电源按变换方式主要采用工频变换。工频变换逆变电源是先产生50Hz交流信号，然后利用工频升压器产生220V交流电。这种逆变器结构简单，工作可靠，但这种逆变器体积大、笨重、噪音大、价格高、效率方面也有待进一步提高。高频变换逆变电源是通过高频DC-DC变换技术，先将低压直流变为高频低压直流，经过高频变压器升压后再整流成高压直流，对其再进行正弦变换，即可得到220V/ 50Hz正弦波交流电。这种逆变器控制环节较多，

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