湖南工程学院。
课程设计任务书。
课程名称： 电力电子技术。
题目：逆变电源设计。
专业班级： 自动化
学生姓名： 学号：
指导老师。审批。
任务书下达日期 2012 年 12 月 24日。
设计完成日期 2012 年 1 月 4日。
1、概述61.1逆变电源的定义与分类6
1.2逆变电源中脉宽调制技术的应用6
1.3基本设计思路7
1.4电路基本原理7
2、单元电路设计11
2.1 tl494芯片简介11
2.2支路设计12
3、总电路17
4、总结与体会18
5、参考文献19
6、评分表20
1、概述。1.1 逆变电源的定义与分类。
逆变电源也称逆变器，是通过半导体功率开关器件的开通与关断作用，把直流电能转变成交流电能的一种变换装置，是整流变换的逆过程。
逆变电源主要分为两类，一类是正弦波逆变器，另一类是方波逆变器。正弦波逆变器输出的是正弦波交流电。方波逆变器输出的则是方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。
1.2 逆变电源中脉宽调制技术的应用。
基本型方波逆变电源电路简单，但输出电压波形的谐波含量过大，亦既thd（电流谐波畸变率）过大；移相多重叠加逆变电源输出电压波形的谐波含量小，亦即thd小，但电路较复杂。而pwm脉宽调制式逆变电源，既有电脑的电路，又可使输出电压波形，因而得到了广泛的应用。
所谓pwm脉宽调制技术，是用一种参考波（通常是正弦波，有时也采用梯形波或注入零序谐波的正弦波或方波等）为调制波，而以n倍于调制波频率的三角波（有时也用锯齿波）为载波进行波形比较，在调制波大于载波的部分产生一组幅值相等，而宽度正比于调制波的矩形脉冲序列用来等效调制波，用开关量取代模拟量，并通过对逆变电源开关管的通/断控制，把直流电变成交流电，这种技术就叫做脉宽控制逆变技术。由于载波三角波（或锯齿波）的上下款度是线性变化的，故这种技术就叫做脉宽控制逆变技术。由于载波三角波（或锯齿波）的上下宽度是线性变化的，故这种调制方式也是线性的，当调制波为正弦波时，输出矩形脉冲序列的脉冲宽度按正弦规律变化，这种调制技术通常又称为正弦脉宽调制技术。
1.3 基本设计思路。
本电路的设计思路框图如下图1所示。该电路由12v直流输入、输入过压保护电路、过热保护电路、逆变电路、220v/50khz整流滤波、输出过压保护电路等组成。逆变电路包括频率产生电路、直流变换电路（dc/ac）将12v直流转换成220v直流。
交流变换电路（ac/dc）将12v直流变换为220交流。
图1、设计思路框图。
1.3 电路基本原理。
1）逆变电路原理。
、逆变电路a原理框图如下图2所示。此电路的主要功能是将12v直流电转换为220v/50khz的交流电。
图2、逆变电路a原理框图。
、逆变电路b如下图3所示。此电路的主要功能是将220v直流电转换为220v/50hz的交流电。全桥电路以50hz的频率交替导通，产生50hz交流电。
图3、逆变电路b框图。
2）电路工作原理。
此电路输入12v直流电源电压，在经过逆变电路a之后得到一个220v/50khz的交流电，此交流电在经过整流滤波电路又得到220v高压直流电，然后再经过逆变电路b得到220v/50hz的交流电。其中接入输入过压保护电路、输出过压保护电路和过热保护电路构成整个电路的保护电路。一旦输入电压出现过大或者过小时，保护电路就会立即启动，然后停止逆变电路a的工作。
过热保护电路是当电路工作温度过高时，启动保护使逆变电路a停止工作。输出过压保护电路与逆变电路b构成反馈回路，一旦电路输出异常则停止逆变电路b的工作。在逆变电路a中变压器推挽电路将12v直流转换成220v/50khz的交流电。
在逆变电路b中再使用一块tl494芯片产生50hz的脉冲波，全桥电路以50hz的频率交替导通，从而将220v直流和50hz脉冲电路整合，然后输出220v50hz的交流电。在该电路中都是利用tl494的输出端作为逆变电路工作状态的控制端。
3）pwm控制的基本原理。
在采样控制理论中有这样一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果相同。冲量即指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。如果把各输出波形用傅立叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。如图a、b、c所示的三个窄脉冲形状不同，其中a为矩形脉冲，图b为三角形脉冲，c为正弦半波脉冲，但他们的面积都等于1，那么，当它们分别加在具有惯性的同一环节上时，其输出响应基本相同。
当窄脉冲变为d的单位脉冲函数（t）时，环节的响应即为该环节的脉冲过度函数。
图a的电路是一个具体的例子。图中u(t)为电压窄脉冲，其形状和面积分别如图3-1 a、b、c、d所示，为电路的输入。该输入加在可以看成惯性环节的r-l电路上，设其电流i(t)为电路的输出。
图b给出了不同窄脉冲时i(t)的响应波形。从波形可以看出，在i(t)的上升段，脉冲形状不同时i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)波形的差异也越小。
如果周期性地施加上上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅立叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段特性将非常接近，仅在高频段有所不同。上述原理可以称为面积等效原理，它是pwm控制技术的重要理论基础。
2、单元电路设计。
2.1 tl494芯片简介。
它是典型的固定频率脉宽调制集成电路，它包括了开关电源所需的全部功能，可作为单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源的控制系统。
1）、其引脚说明如下：
tl494的和脚分别为两个误差放大器的同向和反向输入端，两个误差放大器可构成电压反馈调节器和电流反馈调节器，分别控制输出电压的稳定和输出过流的保护；3脚为两个放大器公共输出端，也称补偿端脚为电源端；14脚为参考电平；13脚为输出方式控制端，当该脚为高电平时，形成双路输出方式，若为低电平时，则为同步工作方式。
2）、工作方式。
输出脉冲的宽度调制，是通过电容器c上的正极性锯齿波电压与其他两个控制信号电压进行比较来实现的。激励输出管q1和q2的或非门工作状态，是只有在双稳态触发器的时钟输入为低电平时才选通，这种情形只有在锯齿波电压大于控制信号时出现。因此，控制信号幅度的增大，将相应地使输出脉冲的宽度线性减小。
控制信号由ic外部输入，一路送到死区时间比较器控制端，一路送到两误差放大器输入端，又称 pwm比较器输入端。死区时间控制比较用具有120mv有效输入补偿电压，它限制最小输出死区时间近似，即是锯齿波周期时间的4%。在输出控制接地时，将使最大占空系数为已知输出的96%；而在输出接参考电平时，占空比则是给定输出的48%。
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