低功率單相逆變器

吳昊 肖滟琳 周宇

摘要：近來，微電網逐步進入大眾的視線；光伏發電的大規模利用；分布式發電技術興起；逆變技術得到了廣泛關注。通過實際研究，本文提出一種低壓單向H橋逆變模塊，并提供本模塊的相關參數。

關鍵詞：逆變模塊；參數

一，逆變電路基本工作原理

單向 H橋逆變電路的基本原理如圖1所示，K1，K2，K3，K4是開關，并且場效應晶體管（場效應晶體管縮寫（FET））通常用于實際電路中。當K1、K4同時閉合；K2、K3同時閉合；并且兩組開關同一時間閉合狀態對立時，在負載兩端就會出現電壓反向。

二，實現方案

為縮小成本在直流芯片選擇SG3525；逆變芯片為EG8010；利用SG3525DC-DC穩定輸入電壓；為逆變芯片EG8010以及相關器件提供工作電壓環境；提供開關管說需要的電壓。

1，直流部分

1）升壓轉換器（BOOST）拓撲及其工作原理

如圖所示，U是直流輸出電壓，SW1通常代表功率開關管；VD是續流二極管，電感器用作儲能裝置；電容作為濾波元件；其結構如圖所示：

在外部電源的作用下，當SW1閉合時，整流二極管關閉；在電感器充電到一定值后，輸入電壓直接返回，濾波電容器為負載提供所需的電源。當開關關閉時，由于電感器不變形，反電動勢將出現在電感器上。而開關的開斷由下文所講的SG3525電壓型PWM控制電路控制。

2）SG3525PWM控制電路

SG3525工作電路最高可達35V，最低有效工作電壓為8V；內置振蕩器頻率在100Hz～400KHz；提供5.1V基準電壓；具有振蕩器外部同步功能；并可實現死區時間可調；外部引腳具有誤差放大器反相輸入端子，誤差放大器非反相輸入端子和振蕩器外部同步信號輸入端子。振蕩器輸出，振蕩器定時電容器訪問，振蕩器定時電阻器訪問，振蕩器放電，軟啟動電容輸入端子，PWM比較器補償信號輸入端子，外部關斷信號輸入端子和輸出端子 A.信號地、輸出端 B。互補輸出，偏置電源和參考功率輸出。SG3525BOOST電路圖：

2，逆變部分

1）EG8010

EG8010 只需由5V單電源供電，可分別輸出50Hz、60Hz固定頻率；它有兩種調制模式：雙極和單極；自帶300nS、500nS、1.0nS、1.5uS死區控制時間；提供23.4KHzPWM載波頻率；需外接12MHz晶體振蕩器；它是一種帶有死區控制的數字，全功能純正弦波逆變器發生器芯片。適用于 DC- DC- AC兩級電源轉換架構或 DC- AC單級工頻變壓器升壓轉換架構，外部12 MHz晶體振蕩器可實現純正弦波50 Hz或60 Hz逆變器芯片，具有高精度，失真和諧波。該芯片采用CMOS工藝，集成了SPWM正弦發生器，死區時間控制電路和幅度因子倍增器。軟啟動電路，保護電路，RS232串行通信接口和12832串行LCD驅動模塊。

2）單相逆變H橋外設

基于EG8010的外設必須滿足為EG8010提供工作電壓環境；外部控制系統；以及型號反饋系統。下圖為本制作所使用的外設電路：

3）對與開關管的選擇

此電路使用IRF640作為開關管，IRF640采用TO-220AB 封裝方式，晶體管極性為N溝道；漏極電流最大值可達18A；最大電壓200V；開態電阻0.15ohm；頂峰功率150W；閾值電壓典型值4V閾值電壓最高：4V。提供快速轉換，堅固耐用，低導通電阻和高效率的強大組合。普遍適用于50W左右的電路。

三，相關參數

1，直流部分

額定輸入電壓下，輸出電壓偏差≤200mV；

額定輸入電壓下，最大輸出電流≥2A；

輸出噪聲紋波電壓峰峰值≤200mV；

當輸出電流從滿載變為輕載時，負載調節率≤5%；

輸入電壓變化到20V和10V，電壓調整率≤0.5%；

效率η≥85%；

電源不含負載的重量≤0.2kg。

2，交流部分

輸出電壓偏差≤200mV；

額定輸出電壓下，最大輸出電流≥2A；

額定輸出頻率50HZ，輸出頻率可變（10～100）HZ

與市面產品相比，本制作投資更小，且升降壓模塊的存在使得該電源的可用性和適應性更強。

參考文獻

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（作者單位：西華大學 電氣與電子信息學院）