一种简单实用的车载正弦波逆变电源
关键词：权电阻；UC3637；IR2110；SPWM；逆变电源
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：0219—2713(2005)05-0024-04
0 引言
在一些交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。通常这些设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰大。因此对电源的设计要求也很高．除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强等特点。针对某种移动设备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦波逆变电源，采用SPWM工作模式，以最简单的硬件配置和最通用的器件构成整个电路。实验证明．该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点．满足了实际要求。本文介绍了各部分的工作原理，重点阐述参考正弦发生器及高压悬浮驱动电路的设计。
1 系统组成
系统组成框图如图1所示 由权电阻网络与集成运算放大器构成的可编程增益放大器产生阶梯波参考正弦，UC3637用作正弦脉宽调制器。功率电感器产生的SPWM波经专用高压悬浮驱动器IR211O后，送至逆变电路(半桥)上下桥臂功率开关的贴片电感门极逆变电路的输出经滤波隔离得到输出电压u0，u0经PI调节器后提供参考正弦发生器的控制电压，调节参考正弦的幅值(即调节ma)达到调节输出电压的目的。逆变主电路拓朴结电感器厂家构如图2所示，这是一常规的半桥电路。
2 控制电路
由SPWM工作模式知，控制电路须产生两个基本信号，即参考正弦波调制信号和三角波载波信号，并将调制波和载波送到正弦脉宽调制电路产生SPWM脉冲波，由驱动电路控制主电路中相应的功率开关模块。
2.1 正弦调制波产生电路
正弦调制波产生电路如图3所示。CD4067为16选1模拟开关。R1～R8为加权电阻(简称“权电阻”)，其值与采样时刻ωti有关，i为采样序号。
为便于时间量化和数控采样，以及兼顾功率器件的工作频率，选择mf为整数且为偶数。例如mf=30．期望的输出频率f8(即调制频率)为400Hz，则器件的开关频率f8=12kHz，在IGBT优选的工作频率之内，鉴于正弦波的对称性．仅算出T/4(T为调制波的周期)的权电阻即町。不难理解R8是ωti=90°时的权电阻值，半周内是以R8为中心两边对称，连接关系如图3中所示。半周内有15次采样，CD4016l为可预置4位二进制加计数器。可将其先预置为1，15次记满自动复位，且同时预置为1。
由以上分析知，U1A为可编程增益放大器，增益Kp=-Rf/Rk，Rk接入的序号不同，Kp的大小不同。在U1A的输出端可以得一串15阶梯的半波正弦，再由极性变换电路U1B(其中R10=Rk12)，可以得到正负半周对称的完整的正弦调制波ur。
2.2 三角载波及时钟产生电路
UC3637内含三角波振荡器。图4中R20，R21，R22的分压点+VTH、-VTH是三角波正峰值和负峰值的转折电压。三角波的振荡频率fs由±VTH，CT，RT共同决定，关系如下
UC3637内部有一恒流源为CT提供充放电电流。在脚2产生正负斜率对称，线性良好的三角波。该三角波送到内部运放的同相端脚15．跟随以后由脚16，17输出．再经R23及R24分别送到二正弦脉宽调制器的脚8、10。调节Rp可以调节载波频率、由于同步调制的原因(mf=30)，同时也在一定范围内改变了输出频率。
由于UC3637无同步信号输出端．设计了一信号调理电路将三角波载波信号变换为时钟信号，作为CD4016l的计数时钟，即参考正弦的采样脉冲。调理电路的第一级为有源微分电路．由U1D及周边阻容元件组成。C1及R27为微分电容电阻大电流电感；R26及C2消除高频振荡；R26《R27，C2《C1。U1D输出一双极性方波信号，再经U2(比较器)过零比较输出与后级逻辑电路电平(CD40161)相匹配的时钟信号。
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