作者：孟慶云，吳瑕，耿士廣，吳保芳

    摘要：介紹了一種簡單實用的車載正弦波逆變電源�？刂齐娐凡捎脵�(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生器及專用控制芯片uc3637產(chǎn)生spwm波，經(jīng)高壓懸浮驅(qū)動器ir2110至逆變電路功率開關(guān)門極。實驗結(jié)果表明，該電源輸出波形良好，供電特性滿足要求。其突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高。

    關(guān)鍵詞：權(quán)電阻；uc3637；ir2110；spwm；逆變電源

    中圖分類號：tn86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：0219—2713(2005)05-0024-04

    0 引言

    在一些交通運載、野外測控、可移動武器裝備、工程修理車等設(shè)備中都配有不同規(guī)格的電源。通常這些設(shè)備工作空間狹小，環(huán)境惡劣，干擾大。因此對電源的設(shè)計要求也很高．除了具有良好的電氣性能外，還必須具備體積小、重量輕、成本低、可靠性高、抗干擾強(qiáng)等特點。針對某種移動設(shè)備的特定要求，研制了一種簡單實用的車載正弦波逆變電源，采用spwm工作模式，以最簡單的硬件配置和最通用的器件構(gòu)成整個電路。實驗證明．該電源具有電路簡單、成本低、可靠性高等特點．滿足了實際要求。本文介紹了各部分的工作原理，重點闡述參考正弦發(fā)生器及高壓懸浮驅(qū)動電路的設(shè)計。

    1 系統(tǒng)組成

    系統(tǒng)組成框圖如圖1所示 由權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)與集成運算放大器構(gòu)成的可編程增益放大器產(chǎn)生階梯波參考正弦，uc3637用作正弦脈寬調(diào)制器。產(chǎn)生的spwm波經(jīng)專用高壓懸浮驅(qū)動器ir211o后，送至逆變電路(半橋)上下橋臂功率開關(guān)的門極逆變電路的輸出經(jīng)濾波隔離得到輸出電壓u0，u0經(jīng)pi調(diào)節(jié)器后提供參考正弦發(fā)生器的控制電壓，調(diào)節(jié)參考正弦的幅值(即調(diào)節(jié)ma)達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。逆變主電路拓樸結(jié)構(gòu)如圖2所示，這是一常規(guī)的半橋電路。

    2 控制電路

    由spwm工作模式知，控制電路須產(chǎn)生兩個基本信號，即參考正弦波調(diào)制信號和三角波載波信號，并將調(diào)制波和載波送到正弦脈寬調(diào)制電路產(chǎn)生spwm脈沖波，由驅(qū)動電路控制主電路中相應(yīng)的功率開關(guān)模塊。

    2.1 正弦調(diào)制波產(chǎn)生電路

    正弦調(diào)制波產(chǎn)生電路如圖3所示。cd4067為16選1模擬開關(guān)。r1～r8為加權(quán)電阻(簡稱“權(quán)電阻”)，其值與采樣時刻ωti有關(guān)，i為采樣序號。

    為便于時間量化和數(shù)控采樣，以及兼顧功率器件的工作頻率，選擇mf為整數(shù)且為偶數(shù)。例如mf=30．期望的輸出頻率f8(即調(diào)制頻率)為400hz，則器件的開關(guān)頻率f8=12khz，在igbt優(yōu)選的工作頻率之內(nèi)，鑒于正弦波的對稱性．僅算出t/4(t為調(diào)制波的周期)的權(quán)電阻即町。不難理解r8是ωti=90°時的權(quán)電阻值，半周內(nèi)是以r8為中心兩邊對稱，連接關(guān)系如圖3中所示。半周內(nèi)有15次采樣，cd4016l為可預(yù)置4位二進(jìn)制加計數(shù)器�？蓪⑵湎阮A(yù)置為1，15次記滿自動復(fù)位，且同時預(yù)置為1。

    由以上分析知，u1a為可編程增益放大器，增益kp=-rf/rk，rk接入的序號不同，kp的大小不同。在u1a的輸出端可以得一串15階梯的半波正弦，再由極性變換電路u1b(其中r10=rk12)，可以得到正負(fù)半周對稱的完整的正弦調(diào)制波ur。

    2.2 三角載波及時鐘產(chǎn)生電路

    uc3637內(nèi)含三角波振蕩器。圖4中r20，r21，r22的分壓點+vth、-vth是三角波正峰值和負(fù)峰值的轉(zhuǎn)折電壓。三角波的振蕩頻率fs由±vth，ct，rt共同決定，關(guān)系如下

    uc3637內(nèi)部有一恒流源為ct提供充放電電流。在腳2產(chǎn)生正負(fù)斜率對稱，線性良好的三角波。該三角波送到內(nèi)部運放的同相端腳15．跟隨以后由腳16，17輸出．再經(jīng)r23及r24分別送到二正弦脈寬調(diào)制器的腳8、10。調(diào)節(jié)rp可以調(diào)節(jié)載波頻率、由于同步調(diào)制的原因(mf=30)，同時也在一定范圍內(nèi)改變了輸出頻率。