纯正弦波逆变器电路图大全 数字式/自举电容/光耦隔离反馈电路图详解

很多朋友对纯正弦波逆变器电路图大全，数字式/自举电容/光耦隔离反馈电路图详解不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

纯正弦波逆变电路图(1) 基于高性能全数字正弦波逆变电源的设计方案逆变电源的硬件结构如图2所示。它主要包括直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶。其中，直流升压部分将输入电压升高至母线直流电压高于输出正弦交流电压峰值，正弦逆变部分将母线直流电压逆变并通过输出滤波电路得到正弦交流电压，采样电路控制母线电压，对母线电流、输出电压、输出电流、输入电压进行采样，实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。驱动电路的作用是对驱动信号的逻辑电平进行匹配和放大，以满足驱动功率管的要求。控制电路的作用是产生驱动信号并处理采样信号以实现复杂的系统功能。点阵液晶的作用是显示系统工作信息，如输出电压、电流和保护信息。

图2

1）主控制器

主控制器采用STM32F103VE增强型单片机。 STM32系列单片机是意法半导体专门针对嵌入式应用而设计的一款高性能、低成本、低功耗的产品。该单片机采用哈佛结构，使处理器能够同时进行寻址和数据读写操作。该处理器的性能高达1.25 MIPS/MHz。它支持单周期硬件乘法和除法，最高时钟频率为72 M，最大512 kB片上Flash和64 kB片上RAM。同时，它还拥有多达30个PWM和3个12位精度的ADC，以及许多其他适用于逆变器和电机驱动的外设。在本系统中，它用于产生PWM和SPWM驱动信号，并对采样信号进行处理，完成稳压反馈和保护功能，驱动点阵液晶显示系统信息。考虑到实际功率管和驱动芯片的速度，升压PWM波频率为20kHz，逆变SPWM波频率为18kHz。根据调制方式的不同，SPWM驱动信号形式可分为：双极性、单极性和单极性倍频。由于双极性调制失真小，本设计中SPWM采用双极性驱动方式。

2) 点阵液晶

选用LPH7366点阵液晶，具有超低功耗的特点。用于显示系统当前工作状态，如输出电压、输出电流、输入电压等信息。同时表明系统是否受到保护以及处于什么保护状态。

3）辅助电源

为系统的不同部分提供不同的电压和功率要求。直流输入电压经LM2596-5V降压至5.0V后，一部分给采样电路供电，另一部分经LDO稳压器LM117-3.3V稳压至3.3V进行处理。器件和点阵液晶。同时，从推挽变压器的辅助绕组得到约20V的电压，经LM2596-ADJ整流滤波、稳压至15V后供驱动电路使用。

4）驱动电路

选用东芝半导体公司生产的高速光耦隔离型IGBT/MOSFET驱动芯片TLP250。 TLP250具有隔离电压高、驱动能力强、开关速度快的特点。驱动电路原理图如图3所示。

图3 驱动电路原理图

在推挽升压驱动（U：1、U2）中，TLP250负责匹配驱动信号幅度和电流，而对于全桥逆变驱动（U：3、U：4、U：5、U6） ），不仅要考虑驱动电平和驱动能力，还要考虑上下管驱动信号的隔离。为了简化设计，全桥逆变器的上管驱动器（U：3、U5）采用自举供电方式，减少隔离电源的数量。

对于逆变桥的驱动电路，为了避免上下管直接连接，设计时需要考虑死区问题。 STM32单片机的PWM模块具有死区功能，本设计采用软件死区方法。这样做的另一个好处是可以针对不同功率管改变软件设计来获得最佳的死区参数。

5) 采样电路

输出电压采样用于反馈调节，输出电流采样用于过载保护，母线电流采样用于短路保护，母线电压采样用于限制母线电压虚高，输入电压采样用于输入过压/过压保护。欠压保护。输出采样采用电流互感器和电压互感器，大大降低了系统干扰，提高了系统的可靠性。采样电路原理图如图4所示。

图4 采样电路原理图

对于输出电流采样，本设计中使用了5 A/5 mA 电流互感器。由于电流互感器的输出是毫伏级的交流信号，因此必须将其整流为直流信号并放大，才能被单片机内部的AD模块采集。但普通的二极管整流电路对于毫伏电压是无效的，所以这里采用了运算放大器(U11、LM3 58)组成的小电压整流电路。实际测试表明，该电路有效解决了毫伏级信号的采样问题。

纯正弦波逆变器电路图（2） 下图是前级电路图。该电路采用光耦隔离反馈，工作于准闭环模式。在轻载或空载时，由于变压器的漏感，可能导致输出过压，并且容易磨损后级和电容器。此时，占空比减小，输出减小。当负载变大时，电路逐渐进入开环模式，以保证足够的电压和功率输出。

纯正弦波逆变器电路图（三） 下图是后级电路图

该电路的优点： 1、电路极其简单，可能是世界上最简单的分立SPWM电路

2、单电源宽电压供电（10V-30V）

3、输出最大占空比高，仿真中最大占空比接近100%。这样就会导致母线电压的利用率很高，340V的母线电压足以产生230V工频正弦交流电。

4、隔离输出，受外围电路干扰少。

如图所示，LM7809将电池电压降低至稳定的9V，使电路能够在宽电源（10V-30V）下工作。变成正负4.5V双电源。

NE555与外围元件组成高线性度三角波振荡器，频率约为20KHz。如图所示，在NE555的2、6脚处可以得到3V至6V之间变化的三角波。

IC1为LM324、IC1A及外围元件组成50Hz工频正弦振荡器，产生幅度为4.5V的正弦波(用于产生虚地)，并由电位器将正弦波的幅度分频为3.5V。 IC1B、IC1C及外围元件组成精密整流电路，将正弦波变成幅度为3V的包子波。这个包子波是要和NE555的三角波进行比较的。虽然三角波和包子波的幅度相同，都是3V，但是包子波的最低电位比三角波高1.5V。因此，IC1D及其外围元件组成减法电路。将整个馒头波降低1.5V，这样就可以比较三角波和馒头波了。 LM393B进行比较工作，产生同相SPWM波，送至LM393A组成的正弦波-方波转换器输出的同步方波，由CD4081等组成的编码电路进行编码，产生SPWM信号最后驱动功率管。两个20K电阻和47P电容用于在高频臂中产生死区。 SPWM1和SPWM2用于驱动高频臂，50HZ1和50HZ2用于驱动工频臂。

该电路的巧妙设计之一是虚地与实地之间的转换。 LM393A之前的电路工作在虚地状态，而LM393之后的电路则变成了实地。因为4.5V AC（对于虚地）是对于实地的9V脉冲。 LM393B外围电路也是基于类似的原理。

纯正弦波逆变器电路图（4） 下图是全硬件纯正弦波逆变器的H桥电路图。

下臂的IRFP460由光耦直接驱动，上臂的IRFP460由自举电容+光耦驱动。工作原理简述：下臂导通时，高频桥功率管中点相当于接地。此时，220uF自举电容通过FR107和下臂管充电。当下臂管关断，上臂管导通时，220uF 电容与地隔离。当TLP250内部三极管导通时，相当于在上臂管的GS之间施加了电压，因此上臂管可以在相应TLP250的控制下导通和截止。

采用1mH电感和400V 1uF电容来完成高频滤波的任务，将高频SPWM方波变成50Hz正弦波。

纯正弦波逆变电路图（五）用单片机制作的纯正弦波逆变电源电路

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