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什么是逆變器：

        逆變器是把直流電（通常是電池或者蓄電池）轉(zhuǎn)變成交流電（像國內(nèi)用的話一般輸出220V，50Hz）。根據(jù)輸出波形的不同又分為：

                  A.方波逆變器，輸出波形為正負(fù)方波，因?yàn)檩敵鰹榉讲?，所以不能帶感性?fù)載；

                  B.純正弦波逆變器，輸出波形為正弦波，這就幾乎跟我們家里的市電是一樣的。

逆變器組成：

        純正弦波逆變器大致由防反接保護(hù)、升壓、整流濾波、SPWM控制器、H橋組裝成。

        而方波逆變器則沒有SPWM控制器。

                                                    純正弦波逆變器簡化原理圖

 

                  防反接保護(hù)：輸入正負(fù)極接反后保護(hù)電路不工作，防止炸雞；

                  升壓：將輸入低壓直流電壓（通常12V/24V）升壓至三百多伏，因?yàn)檩斎腚娐繁容^大，通常使用推挽架構(gòu)；升壓輸出必須大于正弦波峰值電壓，例如輸出正弦波電壓220V，則升壓輸出必須大于220*1.414=311.08，一般需要在重載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，需要留有一定的余量，在220V交流輸出時(shí)，建議輸出升壓為330V-450V；

                  整流濾波：將升壓后的電壓整流濾波成平滑的直流電；

                  SPWM控制器：輸出4路共地的正弦脈寬調(diào)制信號(hào)，再由IR2110配合自舉電路提供給H橋驅(qū)動(dòng)4顆MOS；

                  H橋：配合LC濾波器件將310V直流轉(zhuǎn)換為近視正弦波。

正弦脈寬調(diào)制（SPWM）方法：

SPWM信號(hào)實(shí)際上就是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波。在20KVA以下的小型逆變電路中，通常用正弦波（調(diào)制波）調(diào)制三角波（載波）的方法來實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制的目的，又稱為三角波調(diào)制法，它是利用比較器來完成這一功能的。根據(jù)調(diào)制信號(hào)所包含的信息量，調(diào)制電路可以分為單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制。

                                                  圖1（正弦脈寬調(diào)制法波形圖）

SPWM調(diào)制方法及特點(diǎn)：

在單電源供電的比較器中，若將正弦波送到比較器的同相輸入端，將三角波送到比較器的反相輸入端，則在正三角波幅值大于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)負(fù)向脈沖，這個(gè)負(fù)向脈沖的寬度等于三角波大于正弦波部分所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)正向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬度等于三角波小于正弦波部分所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。從圖1可見，這時(shí)在電壓比較器的輸出端將得到一連串脈沖方波序列，其特點(diǎn)是：對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較窄，而對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較寬。這就是正弦脈沖調(diào)制信號(hào)，即SPWM信號(hào)。根據(jù)分析，這種三角波調(diào)制電路有以下特點(diǎn)：

⒈當(dāng)三角波頻率與正弦波頻率之比N＞20以上時(shí)，在比較器輸出端產(chǎn)生的矩形脈沖，其寬度正比于正弦波幅值與三角波幅值之比。

因此，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)輸入到比較器的正弦波電壓的幅值大小，就可以調(diào)節(jié)脈沖寬度，從而調(diào)節(jié)了逆變器輸出的正弦波電壓的大小。這一特點(diǎn)也使得由三角波調(diào)制電路構(gòu)成的逆變電路具有自動(dòng)穩(wěn)壓的功能。

⒉當(dāng)正弦波幅度小于三角波幅度時(shí)，逆變器輸出電壓波形中只含有基波和17、19…次諧波，而不包含3、5、7…等低次諧波分量，僅存在與三角波頻率相近的高次諧波。

正弦波的頻率是50Hz，通常三角波的頻率是10-20KHz左右。因此，在采用三角波調(diào)制法的逆變電路中，輸出電壓的波形中實(shí)際上不包含低次諧波分量，它們所包含的最低諧波分量的頻率都在幾十KHz以上。因此，在這種逆變電路中，逆變器所需的合成器（即輸出濾波器）的尺寸、重量和成本可以大大減小。

⒊若增大正弦波的幅度，使正弦波幅度大于三角波幅度時(shí)，逆變電路輸出的調(diào)制波中，將開始出現(xiàn)3、5、7…等低次諧波分量。這會(huì)導(dǎo)致逆變輸出正弦波電壓的失真度增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電路進(jìn)入自動(dòng)保護(hù)關(guān)機(jī)狀態(tài)。因此在調(diào)試時(shí)要主意正弦波的幅度不能超過三角波的幅度。

上述正弦波調(diào)制法已經(jīng)成為一種經(jīng)典的正弦波調(diào)制方法，在逆變電路中被廣泛使用。

雙極性SPWM調(diào)制：

      在雙極性調(diào)制電路中，需要一路正弦波信號(hào)和一路三角波信號(hào)，三角波信號(hào)的幅值必須略大于正弦波信號(hào)的峰-峰值。

                                                     圖2（雙極性調(diào)制電路）

如圖2a所示，若將正弦波送到單電源比較器的同相輸入端，將三角波送到比較器的反相輸入端，則在電壓比較器的輸出端將得到一連串脈沖方波序列，其特點(diǎn)是：在正弦波的正半周中，對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較窄，而對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較寬。而在正弦波的負(fù)半周中，對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較寬，而對(duì)應(yīng)于正弦波幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較窄。

由于這種調(diào)制電路輸出的SPWM波信號(hào)中既包含了正弦信號(hào)正半周的信息，又包含了負(fù)半周的信息，所以稱為雙極性調(diào)制。

由于高頻機(jī)通常采用半橋式功放電路，需要兩路大小相等、相位相反的SPWM信號(hào)，因此在高頻機(jī)中，將由此得到的雙極性調(diào)制信號(hào)分為兩路，將其中一路反相180°，即可得到兩路大小相同、相位相反的SPWM信號(hào)。

圖2b所示為另一種調(diào)制電路。它與圖2a的區(qū)別是將正弦波送到比較器的反相輸入端，而將三角波送到比較器的同相輸入端。由此得到的SPWM信號(hào)的波形與圖2a的相反，SPWM波寬度的變化規(guī)律也相反。將其分為兩路，并將其中一路反相后，同樣可以得到兩路大小相等、相位相反的SPWM信號(hào)。

單極性SPWM調(diào)制

在單極性調(diào)制電路中，也需要一路正弦波信號(hào)和一路三角波信號(hào)，但三角波信號(hào)的幅值只須略大于正弦波信號(hào)正半周的幅值或負(fù)半周的幅值。并且與正弦波的正半周或負(fù)半周對(duì)齊。

                                  圖3（單極性調(diào)制電路示意圖）

如圖3單極性調(diào)制電路示意圖所示，若將正弦波送到單電源比較器的同相輸入端，將三角波送到比較器的反相輸入端，則在三角波幅值大于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)負(fù)向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬度等于三角波大于正弦波部分所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。而在三角波幅值小于正弦波的幅值時(shí)，比較器將輸出一個(gè)正向脈沖，這個(gè)正向脈沖的寬度等于三角波小于正弦波部分所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔。從圖3可見：這時(shí)在電壓比較器的輸出端將得到一串脈沖方波序列，其特點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于正弦波正半周幅值較低的部位，脈沖方波的寬度較窄，而對(duì)應(yīng)于正弦波正半周幅值較高的部位，脈沖方波的寬度較寬。對(duì)應(yīng)于正弦波的負(fù)半周，則輸出脈沖方波的幅值為0。

由于這種調(diào)制電路輸出的SPWM波信號(hào)中只包含了正弦信號(hào)正半周或負(fù)半周的信息，所以稱為單極性調(diào)制。

在工頻機(jī)中通常采用全橋式功放電路，需要4路不同的SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此必須采用單極性調(diào)制方式。所以在工頻機(jī)中，需要提供一路正弦波信號(hào)，一路正向三角波、一路反向三角波。其中正弦波信號(hào)的對(duì)稱軸不能在0軸（X軸）上，而是要抬高到電源電壓的二分之一處，圖中標(biāo)記為Vz，這樣才能保證三角波只與正弦波的正半周或只與負(fù)半周相調(diào)制。于是，用正向三角波和正弦波信號(hào)組合，可以得到兩路SPWM信號(hào)，而用反向三角波和正弦波信號(hào)組合，可以得到另外兩路不同的SPWM信號(hào)，一共可得到4路不同的SPWM信號(hào)。參見圖4所示。

                                         圖4（單極性調(diào)制電路）

圖4中正弦波與正、反向三角波組合排列的位置與全橋功放電路中功放管的排列位置相對(duì)應(yīng)，它們輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)能使功率管按照對(duì)角線的規(guī)律導(dǎo)通和截止。

在正弦波正半周期間，a組中正弦波總是高于反向三角波的幅度，加至單電源比較起的反相端以后，比較器a始終輸出低電平，使左上臂功放管始終截止；此時(shí)雖然d組中的比較器d可以輸出SPWM信號(hào)，但左上臂與右下臂對(duì)角線上的兩組功放管卻不能導(dǎo)通。此時(shí)b組中正弦波總是高于反向三角波的幅度，所以比較器b始終輸出高電平，使左下臂功放管始終飽和導(dǎo)通；而此時(shí)c組中的比較器c卻可以輸出SPWM信號(hào)，所以右上臂與左下臂對(duì)角線上的功放管就能根據(jù)SPWM信號(hào)導(dǎo)通或截止。在正弦波信號(hào)正半周期間，左上臂功放管始終截止，所以全橋功放電路左側(cè)上、下臂的功放管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通；而右側(cè)上、下功放管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性剛好相反，因此右側(cè)上、下臂的功放管也不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。

在正弦波負(fù)半周期間，c組中正弦波總是低于正向三角波的幅度，加至單電源比較起的反相端以后，比較器c始終輸出低電平，使右上臂功放管始終截止，此時(shí)雖然b組中的比較器b可以輸出SPWM信號(hào)，但右上臂與左下臂對(duì)角線上的兩組功放管卻不能導(dǎo)通。此時(shí)d組中正弦波總是低于正向三角波的幅度，所以比較器d始終輸出高電平，使右下臂功放管始終飽和導(dǎo)通；而此時(shí)a組中的比較器a卻可以輸出SPWM信號(hào)，所以左上臂與右下臂對(duì)角線上的功放管就能根據(jù)SPWM信號(hào)導(dǎo)通或截止。在正弦波信號(hào)負(fù)半周期間，右上臂功放管始終截止，所以全橋功放電路右側(cè)上、下臂的功放管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通；而左側(cè)上、下功放管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性剛好相反，因此左側(cè)上、下臂的功放管也不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。

       需要說明的是，所謂正、反向三角波只是相對(duì)概念，它們相互平等，無主次之分，這樣的名稱只是便于說明問題

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下面設(shè)計(jì)一款純正弦波逆變器：

1、方案名稱：

        300W逆變器設(shè)計(jì)分享

2、簡介、設(shè)計(jì)思路：

        做一個(gè)純正弦波逆變器，前級(jí)采用主流的推挽升壓，輸出380V。后級(jí)采用標(biāo)準(zhǔn)H橋，SPWM控制器采用8010。

        輸入電壓：10-15VDC；

        輸出電壓：220VAC/50Hz；

        輸出功率：500VA（500W）。

3、需要的后羿器件名稱及每種樣品的大致用途：

        使用后羿HY3708P（封裝TO-220FB-3L，80V，3.8mΩ，170A）作為前級(jí)推挽功率管。

        使用后羿HY65R201MF-3L（塑封TO-220MF-3L，650V，0.16Ω，20A）作為后級(jí)H橋功率管。