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【逆变原创】12v1500W纯硬件正弦波逆变器的设计过程

       这次原创大赛的延期,我也是倍感幸,准备参加这次的逆变新能源创新大赛差不多有都两个多月了,如题我准备的是一台12v 1500w 的纯硬件逆变器,前级电流到125A ,我想还是可以接受的, 只要把PCB走线和输入电源线选择好,100多A电流并不可怕。

       制作这台纯硬件逆变参考了很多纯硬件的正弦波方案,分别有两年前 老寿师傅的 纯硬件600W,那篇贴子使我这种菜鸟级别的受益匪浅啊,在此要特别感谢一下老寿老师!   再后来参考了三特的UPS,三特UPS也都是采用纯硬件的方案,所以对硬件方案产生了浓厚的兴趣。说了这么多那么下面来介绍下我的作品主要的功能参数:

     1 功能: 过电压保护

                  欠电压 报警 .

                  过流,短路  

                  过温度保护,风扇智能控制

      这些基本的保护电路因为这些电路都是自己设计,可能不是很成熟所以在后面我会一一贴出电路与各位一起讨论的, 有问题望各路高手指出,我及时纠正。

       2.设计过程:

          1正弦波SPWM 的产生

          2H桥驱动部分设计

          3正弦波基波的产生

          4三角波产生

             

着手设计这台逆变器是从后级的SPWM开始的, EG8010我玩过很多,烧的我管子,2110,芯片是一堆一堆的,相信玩EG8010的也有我类似的经历,后来我总结一点,EG8010这块驱动板对布线要求相当严格,因为驱动和功率部分是共地的,布线稍微不注意问题就会很严重,不是电流上不去就是炸管原因都找不到。 那么我的方案是单极性倍频硬件调制, 那么单极性倍频调制的优点首先有 H桥 MOS SPWM频率降低 驱动是10KHZ  后级输出就是20KHZ的波形,那么这就意味着管子功耗降低,驱动电流就会减小

这是两路反向的三角波和一路差值正弦波分别送入四路比较器比较之后得到的四路SPWM 驱动波形,再送入死区控制电路,设置死区

死区控制参考了老寿老师的CD4081 设置实践发现这种死区控制时间很准确,很棒!

H桥的驱动采用TLP250隔离驱动,不公地 辅助电源单路 供电,上管自举供电。 这里我不知道是单路供电就好还是四路独立供电好,四路单独供电,设计上面有很多不便,希望到时给位一起探讨一下这个供电问题。

这个也是老寿师傅的正弦波产生电路不过加了个开关, 光耦导通时文思桥式振荡器停止震荡,然而这个震荡电路的起振过程也正好相当于逆变器的软启动。。就很好利用过流,短路等信号  控制了正弦波的输出了

黄线是过流输出低电平波形,低电平就会关闭正弦波形,蓝色是正弦波输出的正弦波软启动波形     这张图片是我故意调低过流保护电路之后的效果,正弦波软启动到一半就检测到过流,然后关闭输出,延时一段时间再开启正弦波振荡器,再进入软起动...如果过载不撤出 会一直重复  软启动、、过载。。。软启动。。。过载。。。

  慢慢在更新吧,,再上一张波形图和洞洞板的图

全部回复(249)
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dobetter
LV.7
2
2015-09-21 23:18
,纯硬件搞定,牛人呀~
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2015-09-22 08:10
确实是个牛人,佩服!
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2015-09-22 08:19
我只期待楼主的原理图!PCB打样时多打几张啊。
0
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2015-09-22 09:17
必须关注
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2015-09-22 09:29
高亮支持~~坐等更新啊
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Derena
LV.4
7
2015-09-22 10:16
SPWM调制的思路不错,赞一个。
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2015-09-22 12:07

心情是非常激动哈~~ 真心感谢。。

    昨晚最后就是介绍了文思桥式  正弦波基波的产生, 那么这个基波并不是直接送入比较器调制的,而是同输出反馈回来的反向正弦波一同送入 差分放大再得出的差值正弦波才是真正要得到在正弦波,,因为这样才能稳压 。

   之前看老寿老师的稳压电路,老寿老师是用的压控放大器  反馈回来的不是正弦波而是直流电,老寿老师说反馈正弦波回来有相位差, 我再实验中发现这个相位差是与反馈变压器并联的滤波电容有关,电容越大,移相角度越大。   实验还发现一点移相实际上也不会使输出波形畸变的。下面来贴一张图 很多部分都是参考了三特UPS的电路

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2015-09-22 12:40
@dobetter
[图片],纯硬件搞定,牛人呀~
夸奖了,我还只能说是个新手,有很多不懂~
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2015-09-22 12:40
@lizlk
确实是个牛人,佩服!
谢谢司令认可,但小弟还是菜鸟一个,很多不懂
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2015-09-22 12:41
@wenzhenmin168
[图片]我只期待楼主的原理图!PCB打样时多打几张啊。
PCB会必须多打几块
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2015-09-22 12:42
@电源网-fqd
必须关注[图片]
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2015-09-22 12:48
@电源技术砖家
心情是非常激动哈~~真心感谢。。  昨晚最后就是介绍了文思桥式 正弦波基波的产生,那么这个基波并不是直接送入比较器调制的,而是同输出反馈回来的反向正弦波一同送入差分放大再得出的差值正弦波才是真正要得到在正弦波,,因为这样才能稳压。  之前看老寿老师的稳压电路,老寿老师是用的压控放大器 反馈回来的不是正弦波而是直流电,老寿老师说反馈正弦波回来有相位差,我再实验中发现这个相位差是与反馈变压器并联的滤波电容有关,电容越大,移相角度越大。 实验还发现一点移相实际上也不会使输出波形畸变的。下面来贴一张图很多部分都是参考了三特UPS的电路[图片]
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W  10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB 昨天完工的,准备发工厂

主板,画了个星期~~ 12V-48V 通用

底层

顶层

驱动,通用型

1
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2015-09-22 15:57
@电源技术砖家
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W 10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB昨天完工的,准备发工厂[图片]主板,画了个星期~~ 12V-48V通用[图片]底层[图片]顶层[图片]驱动,通用型
不要沉贴~
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2015-09-22 18:39
@电源技术砖家
[图片]不要沉贴~
纯硬件!厉害!学习了哈!好帖顶一个
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Derena
LV.4
16
2015-09-22 19:14
@电源技术砖家
心情是非常激动哈~~真心感谢。。  昨晚最后就是介绍了文思桥式 正弦波基波的产生,那么这个基波并不是直接送入比较器调制的,而是同输出反馈回来的反向正弦波一同送入差分放大再得出的差值正弦波才是真正要得到在正弦波,,因为这样才能稳压。  之前看老寿老师的稳压电路,老寿老师是用的压控放大器 反馈回来的不是正弦波而是直流电,老寿老师说反馈正弦波回来有相位差,我再实验中发现这个相位差是与反馈变压器并联的滤波电容有关,电容越大,移相角度越大。 实验还发现一点移相实际上也不会使输出波形畸变的。下面来贴一张图很多部分都是参考了三特UPS的电路[图片]
我赞的是三特,嘻~~ 
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dedc
LV.4
17
2015-09-22 21:57
@电源技术砖家
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W 10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB昨天完工的,准备发工厂[图片]主板,画了个星期~~ 12V-48V通用[图片]底层[图片]顶层[图片]驱动,通用型
学习了!好帖顶一个
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2015-09-22 23:12
@电源技术砖家
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W 10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB昨天完工的,准备发工厂[图片]主板,画了个星期~~ 12V-48V通用[图片]底层[图片]顶层[图片]驱动,通用型
硬件大师  顶一个 
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邱家家
LV.3
19
2015-09-22 23:46
@电源技术砖家
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W 10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB昨天完工的,准备发工厂[图片]主板,画了个星期~~ 12V-48V通用[图片]底层[图片]顶层[图片]驱动,通用型
期待湖南开关,张 批量生产
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lyqdyw
LV.1
20
2015-09-23 01:24
不错  继续加油
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zhangjunhai
LV.6
21
2015-09-23 09:28
@电源技术砖家
[图片]不要沉贴~
期待放出文件自己DIY学习
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2015-09-23 12:33
@邱家家
期待湖南开关,张批量生产
如果做出来还不错 会发个套件玩玩
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2015-09-23 12:34
@Derena
我赞的是三特,嘻~~ [图片]
我也喜欢山特~
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2015-09-23 12:38
@zhangjunhai
期待放出文件自己DIY学习
慢慢会放的
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2015-09-23 12:47
@电源技术砖家
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W 10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB昨天完工的,准备发工厂[图片]主板,画了个星期~~ 12V-48V通用[图片]底层[图片]顶层[图片]驱动,通用型
本做品还是以SPWM调制为主:

 正弦波逆变器后级 其实也就是D类功放,那么功放可以随意调节声音的大小,那当作逆变器时可以随意改变输出电压大小码? 当然是可以的,就是改变基波的伏值,真正的实现从0V起调. 

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2015-09-23 13:01
@电源技术砖家
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W 10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB昨天完工的,准备发工厂[图片]主板,画了个星期~~ 12V-48V通用[图片]底层[图片]顶层[图片]驱动,通用型
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lanchaoyan
LV.1
27
2015-09-23 21:52
@电源技术砖家
洞洞板焊的后级实在太丑,4个IRF840勉强上到800多W 10分钟散热片就很热了,所以花了差不多一个月完成了PCB昨天完工的,准备发工厂[图片]主板,画了个星期~~ 12V-48V通用[图片]底层[图片]顶层[图片]驱动,通用型
画的真漂亮,能不能拍几张实物图看看?
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2015-09-24 12:22
@lyqdyw
[图片]不错 继续加油

这个路是根据四串磷酸锂电设计的,保护电压稍有区别,只要稍微更改取样电阻就可以了

 下面介绍下这个电路的功能:

1.当电池电压 从13.2慢慢下降 到12.2的时候LED和蜂鸣器会交替发出报警,开始的节节奏为1S1次,但随着电池电压的下降,节奏变得急凑起来,1S会交替三次,随着电池电压在下降,FK输出高电平,保护前面电路,使系统为欠电压保护,此时报警声和LED都停止报警。

这是自制的电路,并没有模仿他人,,虽然原件较多 比较繁琐,但是个人觉得还是比较实用的。

 

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2015-09-24 12:23
@电源技术砖家
这个路是根据四串磷酸锂电设计的,保护电压稍有区别,只要稍微更改取样电阻就可以了 下面介绍下这个电路的功能:1.当电池电压从13.2慢慢下降到12.2的时候LED和蜂鸣器会交替发出报警,开始的节节奏为1S1次,但随着电池电压的下降,节奏变得急凑起来,1S会交替三次,随着电池电压在下降,FK输出高电平,保护前面电路,使系统为欠电压保护,此时报警声和LED都停止报警。这是自制的电路,并没有模仿他人,,虽然原件较多比较繁琐,但是个人觉得还是比较实用的。 

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lyj7976
LV.6
30
2015-09-25 23:35
@电源技术砖家
[图片]
这么好的帖子必须顶啊
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2015-09-26 10:10
@lyj7976
这么好的帖子必须顶啊
学习了
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