低功率单相逆变器

2019-04-16吴昊肖滟琳周宇

科学与技术 2019年15期

吴昊肖滟琳周宇

摘要：近来，微电网逐步进入大众的视线；光伏发电的大规模利用；分布式发电技术兴起；逆变技术得到了广泛关注。通过实际研究，本文提出一种低压单向H桥逆变模块，并提供本模块的相关参数。

关键词：逆变模块；参数

一，逆变电路基本工作原理

单向 H桥逆变电路的基本原理如图1所示，K1，K2，K3，K4是开关，并且场效应晶体管（场效应晶体管缩写（FET））通常用于实际电路中。当K1、K4同时闭合；K2、K3同时闭合；并且两组开关同一时间闭合状态对立时，在负载两端就会出现电压反向。

二，实现方案

为缩小成本在直流芯片选择SG3525；逆变芯片为EG8010；利用SG3525DC-DC稳定输入电压；为逆变芯片EG8010以及相关器件提供工作电压环境；提供开关管说需要的电压。

1，直流部分

1）升压转换器（BOOST）拓扑及其工作原理

如图所示，U是直流输出电压，SW1通常代表功率开关管；VD是续流二极管，电感器用作储能装置；电容作为滤波元件；其结构如图所示：

在外部电源的作用下，当SW1闭合时，整流二极管关闭；在电感器充电到一定值后，输入电压直接返回，滤波电容器为负载提供所需的电源。当开关关闭时，由于电感器不变形，反电动势将出现在电感器上。而开关的开断由下文所讲的SG3525电压型PWM控制电路控制。

2）SG3525PWM控制电路

SG3525工作电路最高可达35V，最低有效工作电压为8V；内置振荡器频率在100Hz～400KHz；提供5.1V基准电压；具有振荡器外部同步功能；并可实现死区时间可调；外部引脚具有误差放大器反相输入端子，误差放大器非反相输入端子和振荡器外部同步信号输入端子。振荡器输出，振荡器定时电容器访问，振荡器定时电阻器访问，振荡器放电，软启动电容输入端子，PWM比较器补偿信号输入端子，外部关断信号输入端子和输出端子 A.信号地、输出端 B。互补输出，偏置电源和参考功率输出。SG3525BOOST电路图：

2，逆变部分

1）EG8010

EG8010 只需由5V单电源供电，可分别输出50Hz、60Hz固定频率；它有两种调制模式：双极和单极；自带300nS、500nS、1.0nS、1.5uS死区控制时间；提供23.4KHzPWM载波频率；需外接12MHz晶体振荡器；它是一种带有死区控制的数字，全功能纯正弦波逆变器发生器芯片。适用于 DC- DC- AC两级电源转换架构或 DC- AC单级工频变压器升压转换架构，外部12 MHz晶体振荡器可实现纯正弦波50 Hz或60 Hz逆变器芯片，具有高精度，失真和谐波。该芯片采用CMOS工艺，集成了SPWM正弦发生器，死区时间控制电路和幅度因子倍增器。软启动电路，保护电路，RS232串行通信接口和12832串行LCD驱动模块。

2）单相逆变H桥外设

基于EG8010的外设必须满足为EG8010提供工作电压环境；外部控制系统；以及型号反馈系统。下图为本制作所使用的外设电路：

3）对与开关管的选择

此电路使用IRF640作为开关管，IRF640采用TO-220AB 封装方式，晶体管极性为N沟道；漏极电流最大值可达18A；最大电压200V；开态电阻0.15ohm；顶峰功率150W；阈值电压典型值4V阈值电压最高：4V。提供快速转换，坚固耐用，低导通电阻和高效率的强大组合。普遍适用于50W左右的电路。

三，相关参数

1，直流部分

额定输入电压下，输出电压偏差≤200mV；

额定輸入电压下，最大输出电流≥2A；

输出噪声纹波电压峰峰值≤200mV；

当输出电流从满载变为轻载时，负载调节率≤5%；

输入电压变化到20V和10V，电压调整率≤0.5%；

效率η≥85%；

电源不含负载的重量≤0.2kg。

2，交流部分

输出电压偏差≤200mV；

额定输出电压下，最大输出电流≥2A；