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基于ATmega8 单片机控制的正弦波逆变电源

2013-06-20 10:59
苏子言岁月
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  在风电行业中,经常需要在野外对风机进行维修,这时必须为各类维修工具和仪器进行供电。因此,设计一种便携式。低功耗。智能化的正弦逆变电源来为这些设备供电是十分必要的,可大大提高维修风机的效率。

  本文正是基于这种情况下而设计的一种基于单片机的智能化正弦逆变电源。

  1正弦逆变电源的设计方案

  本文所设计的逆变器是一种能够将DC 12 V直流电转换成220 V正弦交流电压,并可以提供给一般电器使用的便携式电源转换器。目前,低压小功率逆变电源已经被广泛应用于工业和民用领域。特别是在交通运输。野外测控作业。机电工程修理等无法直接使用市电之处,低压小功率逆变电源便成为必备的工具之一,它只需要具有一块功率足够的电池与它连接,便能产生一般电器所需要的交流电压。由于低压小功率逆变电源所处的工作环境,都是在荒郊野外或环境恶劣。干扰多的地方,所以对它的设计要求就相对很高,因此它必须具备体积小。重量轻。成本低。可靠性高。抗干扰强。电气性能好等特点。

  针对这些特点和要求,研究一种简单实用的正弦波逆变电源,以低价实惠而又简单的元器件组成电路来满足实际要求,定会受到市场的普遍欢迎。当前,设计低功率逆变电源有多种方案,早期的设计方案是直接将直流电压用双开关管进行控制,在50 Hz方波的作用下,产生220 V的方波逆变电压。

  但随着用电设备对逆变电源性能的要求不断的提高,方波逆变电源在多数场合已被淘汰,而正弦波逆变器的应用已成为必然趋势。现在,市场上低功率正弦波逆变电源的主要设计方案有3种。

  1.1一次逆变的正弦波逆变电源

  该方案也是将要逆变的直流电压直接加到双开关管上,然后采用数十倍于50 Hz的正弦化脉冲宽度调制脉冲串对开关管直接进行驱动,之后对输出的电压实行“平滑”处理,进而获得类似于正弦波的连续变化的波形,这种方法的优点是电路一次逆变,高效而简单。但变压器过于笨重,没办法满足体积小,重量轻的要求。

  1.2多重逆变的正弦波逆变电源

  该方案是将驱动开关管的50 Hz信号,分成若干相位不同而频率相同的驱动信号,分别驱动各自的开关管,使得各自的输出电压也错开一定的相位,然后再进行叠加处理,输出多阶梯的阶梯波再进行滤波就能输出所需的正弦波电压。此种方案电路较为复杂,一旦有一组开关管失效,输出的波形就有很大的失真。

  1.3二次逆变的正弦波逆变电源

  随着高频开关管技术的日趋成熟,逆变电源的电路设计趋向于先变压,后变频,即先将直流电压转为高频交流电,再将高频交流电转换为50 Hz的正弦交流电源,其原理框图如图1所示。

基于ATmega8 单片机控制的正弦波逆变电源

  由于开关管的价格低廉,因此组成图1的单元电路性价比高,当前市场上以此种设计方案来生产低功率逆变电源的居多。

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