基于EG8010芯片新型纯正弦波逆变器设计_《电子制作》20142期

-0-基于EG8010芯片新型纯正弦波逆变器设计赵群渤海船舶职业学院电气工程，辽宁葫芦岛125000摘要：现代船舶中交流电动使用越来越平凡，感性负载过大使得船用逆变器对输出波形要求越来越严格，传统的方波逆变器已经不能适用。该设计主要应用新型纯正弦波逆变器SPWM芯片完成逆变过程。比较以前的一些方波逆变器、修正波逆变器负载能力更强，谐波干扰更小，可带感性负载，转化效率高等特点。再有随着智能电网的发展，并网的要求使得纯正弦波逆变器成为工业生产，家庭生活比不缺少的电器工具。关键词：纯正弦波逆变器；EG8010-SPWM；过压保护；脉宽调制0引言逆变器是将直流电能转变成交流电能的变流装置，广泛应用于感应加热、交流电机调速、不间断电源(UPS)和汽车电器等场合。是电力电子技术中一个重要组成部什。其应用领域也达到了前所未有的广阔，从毫瓦数的液晶背光板逆变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站，从日常生活的变频空调、变频冰箱到航空领域的机裁设备；从使用常规化石能源的火力发电设备到使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少不了逆变电源。无需怀疑，随着汁算机技术和各种新型功率器件的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优越的方向发展。1背景目前逆变器的波形主要分三类，一类是方波逆变器，一类是准正波逆变器，一是纯正弦波逆变器。纯正弦波逆变器输出的是与日常使用的电网一样，甚至更好的纯正弦波交流电。方波逆变器输出的波形则是质量较差的方形波交流电，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。同时，其负载能力差，仅为额定负载的50%左右，不能带电机等感性负载。尤其现代生产、生活中交流电动机使用越来越平凡，如果所带的感性负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。针对上述这些缺点，这几年来出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有很大改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。总括来说，纯正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。方波逆变器逐渐面临淘汰。2设计思路由于高频开关变换技术的成熟和廉价化，目前逆变器采用先将直流电转化为高频交流电，以利于减小变压器的体积；经过变压器的电压转换和隔离，从而获得到所需要的电压等级和隔离要求；由于输出要求是50Hz正弦交流电，需要将高频交流电转化为50Hz交流电，所以通常的方法是将高频交流电整流成直流电；再利用50Hz逆变技术将直流电转换为所需要的50Hz正弦交流电。具体实际电路组成可分为：DC/DC电路，DC/AC电路，保护电路，显示、控制电路四部分。如图1所示。-1-图1电路组成工作原理图2.1电路设计（一）DC/DC电路利用SG3525芯片组成的驱动电路控制大电流MOS管，这里为了提高功率利用了4只大电流MOS管完成并列的两组方波逆变过程，形成两组高频率大电流方形波交流电。再通过两个高频升压变压器把高频率大电流方形波交流电转化为400V左右的高频率方形波交流电。最后通过整流使400V左右的高频率方形波交流电转化为400V直流电。其中SG3525芯片可以在12V电源取电，接受升压变压器和大电流MOS管反馈来的信号并对其处理和控制MOS的状态，起到过热保护和过压保护作用。由于逆变器的输入电压仅仅为12V或24V，因此，高频逆变电路通常选择推挽式逆变电路，其优点是电路中所有的开关管的驱动信号均以输入电压负端（GND）为参考电位很容易与控制电路兼容，驱动信号不需要电位转移，可以直接驱动，简化电路。推挽式逆变器。图3DC/DC电路原理图（二）DC/AC电路DC/AC电路是正个电路的最为重要的组成部分是整个电路的灵魂所在，起着主导地位，整个电路性能的好坏完全取决于DC/AC电路的性能。DC/AC电路将前面DC/DC电路获得的400V直流电通过专用的EG8010-SPWM纯正弦逆变器控制芯片转化为220V/50HZ交流电，然后通过LC滤波电路滤波去除高频干扰波形，最后输出所需纯正弦波交流电。DC/AC电路由高电压MOS管、专用的EG8010-SPWM纯正弦逆变器控制芯片及驱动电路、LC滤波电路等组成。专用的EG8010-SPWM纯正弦逆变器控制芯片产生用于SPWM调制控制的调制波并由IR2110S驱动MOS管工作，使400V直流电通过MOS管调制出纯正弦波。EG8010是一款数字化的、功能很完善的自带死区控制的纯正弦波逆变发生器芯片，应用于DC-DC-AC两级功率变换架构或DC-AC单级工频变压器升压变换架构，外接12MHz晶体振荡器，能实现高精度、失真和谐波都很小的纯正弦波50Hz或60Hz逆变器专用芯片。该芯片采用CMOS工艺，内部集成SPWM正弦发生器、死区时间控制电路、幅度因子乘法器、软启动电路、保护电路、RS232串行通讯接口和12832串行液晶驱动模块等功能。DC/AC驱动电路是整个系统的灵魂，主要由EG8010-SPWM纯正弦逆变器控制芯片与驱动芯片IR2110S组成，完成输出SPWM调制波形及过压、过流、过热保护主用，所以这里详细介绍DA/AC驱动电路的组成结构。为了使DC/AC电路工作稳定，DC/AC驱动电路采用集成式设计，避免在调试与使用过程中损坏和干扰，为逆变过程提供稳定的SPWM调制波形输出，使最后的正弦交流电波形完整美观。-2-（三）保护、显示电路利用EG8010-SPWM纯正弦逆变器控制芯片和SG3525芯片完成对电路的输入电压、输出电压范围保护，过载保护等等。4总结本设计采用正弦波逆变器方式，把12V或24V直流电逆变为220V/50HZ交流电。本设计已经成功应用于上海保家安电子科技有限公司生产的BJA-9252S型船用24V逆变器中，它可将24VDC直流电逆变为220VAC，50HZ交流电输出，提供您在船上作业时，电子仪器设备，电动工具，照明灯具所需的稳定交流电源，工作稳定可靠，转换效率高，体积轻巧，具有过载，过压，欠压，过热，短路等自动保护功能，能有效的保护，避免电池与仪器设备受损。专业型带有市电220VAC连接功能，可与发电机同时配套使用。此设计也可以应用在汽车逆变电路，使常用的市电电器可以应用在汽车设备中，提高车辆的舒适性、可靠性、娱乐性。再者可以应用到家庭小型UPS不间断电源上，为家庭中部分电器提供电能，保护电器不受电流在通断时产生的冲击影响，提高电器的使用寿命。并在光电池逆变器、船舶蓄电等领域有着广泛的应用。为近几年提出来的智能电网，光伏逆变做准备。参考文献[1]王莹莹.基于DSP的数控逆变器调制技术的研究.浙江大学学士论文.2007[2]林佩君.串联电池组新型均衡充电系统的研究.北京交通大学学位论文.2007[3]王培森.车载逆变电源的研究与设计.华南理工大学2006[4]高军.基于PID控制和重复控制正弦波逆变电源研究.《电力电子新技术》.2003[5]陈勇.地铁车辆辅助逆变器控制技术研究.南京航空航天大学硕士论文.2003