电源技术中的一种简单实用的车载正弦波逆变电源
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2020-12-13
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电源技术中的一种简单实用的车载正弦波逆变电源电源技术中的一种简单实用的车载正弦波逆变电源
摘要：介绍了一种简单实用的车载正弦波逆变电源。控制电路采用权电阻网络正弦波发生器及专用控制芯片
UC3637产生SPWM波，经高压悬浮驱动器IR2110至逆变电路功率开关门极。实验结果表明，该电源输出波形
良好，供电特性满足要求。其突出优点是结构简单，成本低，可靠性高。关键词：权电阻；UC3637；IR2110；
SPWM；逆变电源中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：0219—2713(2005)05-0024-04 0 引言在一些
交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。通常这些设备工作空间
狭小，环境恶劣，干扰大。因此对电源的设计要求也很高．除了具
摘要：介绍了一种简单实用的车载正弦波逆变电源。控制电路采用权电阻网络正弦波发生器及专用控制芯片UC3637产生
SPWM波，经高压悬浮驱动器IR2110至逆变电路功率开关门极。实验结果表明，该电源输出波形良好，供电特性满足要求。
其突出优点是结构简单，成本低，可靠性高。
关键词：权电阻；UC3637；IR2110；SPWM；逆变电源
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：0219—2713(2005)05-0024-04
0 引言
在一些交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。通常这些设备工作空间狭小，环
境恶劣，干扰大。因此对电源的设计要求也很高．除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性
高、抗干扰强等特点。针对某种移动设备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦波逆变电源，采用SPWM工作模式，
以最简单的硬件配置和最通用的器件构成整个电路。实验证明．该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点．满足了实际
要求。本文介绍了各部分的工作原理，重点阐述参考正弦发生器及高压悬浮驱动电路的设计。
1 系统组成
系统组成框图如图1所示 由权电阻网络与集成运算放大器构成的可编程增益放大器产生阶梯波参考正弦，UC3637用作正弦脉
宽调制器。产生的SPWM波经专用高压悬浮驱动器IR211O后，送至逆变电路(半桥)上下桥臂功率开关的门极逆变电路的输出
经滤波隔离得到输出电压u0，u0经PI调节器后提供参考正弦发生器的控制电压，调节参考正弦的幅值(即调节ma)达到调节输
出电压的目的。逆变主电路拓朴结构如图2所示，这是一常规的半桥电路。
2 控制电路
由SPWM工作模式知，控制电路须产生两个基本信号，即参考正弦波调制信号和三角波载波信号，并将调制波和载波送到正
弦脉宽调制电路产生SPWM脉冲波，由驱动电路控制主电路中相应的功率开关模块。
2.1 正弦调制波产生电路
正弦调制波产生电路如图3所示。CD4067为16选1模拟开关。R1～R8为加权电阻(简称“权电阻”)，其值与采样时刻ωti有关，i
为采样序号。
为便于时间量化和数控采样，以及兼顾功率器件的工作频率，选择mf为整数且为偶数。例如mf=30．期望的输出频率f8(即调
制频率)为400Hz，则器件的开关频率f8=12kHz，在IGBT优选的工作频率之内，鉴于正弦波的对称性．仅算出T/4(T为调制波
的周期)的权电阻即町。不难理解R8是ωti=90°时的权电阻值，半周内是以R8为中心两边对称，连接关系如图3中所示。半周内
有15次采样，CD4016l为可预置4位二进制加计数器。可将其先预置为1，15次记满自动复位，且同时预置为1。
由以上分析知，U1A为可编程增益放大器，增益Kp=-Rf/Rk，Rk接入的序号不同，Kp的大小不同。在U1A的输出端可以得一串
15阶梯的半波正弦，再由极性变换电路U1B(其中R10=Rk12)，可以得到正负半周对称的完整的正弦调制波ur。
2.2 三角载波及时钟产生电路
UC3637内含三角波振荡器。图4中R20，R21，R22的分压点+VTH、-VTH是三角波正峰值和负峰值的转折电压。三角波的振
荡频率fs由±VTH，CT，RT共同决定，关系如下
UC3637内部有一恒流源为CT提供充放电电流。在脚2产生正负斜率对称，线性良好的三角波。该三角波送到内部运放的同相
端脚15．跟随以后由脚16，17输出．再经R23及R24分别送到二正弦脉宽调制器的脚8、10。调节Rp可以调节载波频率、由于
同步调制的原因(mf=30)，同时也在一定范围内改变了输出频率。
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