车载逆变电源设计-开题报告.doc

1、毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1车载逆变电源课题的背景车载逆变电源实质就是一款电源转换设备，它可以实现汽车发动机或汽车电瓶上的12V低压直流电到220V/50HZ交流电的转化,从而实现给一般的电器设备供电。车载逆变系统的使用方法十分简单,直接将车载逆变器的输入端与汽车的蓄电池或点烟器电压输出端连接起来,就可以供给一般的日常电子产品使用,给人们的生活带来了极大的便利。它是常用的车用汽车电子用品，可应用于各个行业领域。但由于是一款车载便携式设备,因此对这款设备提出了很高的要求。一方面是从空间角度提出了要求,这款逆

2、变器是在密闭一个容器里安置,而汽车由于装载了其它电器设备,提供的容积是十分有限的。一方面是从安全性角度提出了要求,由于是一款直接使用的电源设备,因此要求这款设备能够保证系统很高的安全可靠性。还有路况不好的情况下会出现剧烈晃动和振动、通风情况不好等条件的限制使得普通的逆变电源无法应用在车辆上面，所以车载逆变电源在此基础上产生了。2车载逆变电源的发展现状在上世纪五十年代中期到八十年代初期，由于逆变技术没有发展成熟，逆变电源的形式是采用“柴油发电机+工频变压器”的简单模式，由于采用工频变压器，这种车载逆变电源体积大，发热量大、效率低且噪音大。在上世纪七十年代末，半导体器件性能有了很大的提高，如可关断

3、晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块都逐渐由理论走向了实用，同时由于电力电子技术与微电子技术得发展，产生了多种高频化的全控器件，如功率场效应晶体管、绝缘栅极晶体管IGBT1。这些高速开关器件的出现极大的促进了车载逆变电源技术的发展，SPWM技术也因此得以应用到车载逆变电源领域，使得车载逆变电源的输出效率有了很大的提高，同时磁性元件的发展使得高频变压器的制造成为可能，车载逆变电源所用的变压器体积也可以大大减小，发热量也大大降低。车载逆变电源开始往高频化和轻量化发展。但这一时期的车载逆变电源均采用模拟控制，模拟控制存在着许多固有的缺点：作为车载电源的柴油发电机组绝大部分设备陈旧，采用的是七、八十

4、年代以分立元件为基础的模拟控制系统，这类电源系统存在着：分立元件有温漂，易老化；适应环境能力有限；电源系统调节性能较差，维护工作量大等诸多问题3。因此到了上世纪八十年代末九十年代初，高性能的单片机和数字信号处理器开始出现。在国外开始有人将这些处理器引入车载逆变电源领域，开始数字车载逆变电源的研究，实现SPWM调制技术的软件化，并将各种先进的数字控制方法应用到车载逆变电源上，使得车载逆变电源的输出波形质量和可靠性得到进一步提高，其设计也更为灵活。目前,市场上低功率的车载逆变器按照输出波形来划分,一般可分为方波、准正弦波及正弦波输出三种12。输出方波的逆变电源具有线路简单，成本较低等优点，但输出电

5、压瞬变特性及过载能力差，对带电感性负载有限制。准正弦波输出的电源指的是输出为220V/50HZ的非正弦交流电,它的优点是电路结构较为简单,效率可以达到很高级别。但缺点也十分明显,其一,它输出电压中含有大量的谐波分量；其二,它的带负载能力也比较差，不能给感性负载供电,因此具有很大的局限性；其三,这类逆变器对汽车电器的寿命有较大影响。输出正弦波的电源在这方面，都较前两种车载逆变电源有很大的进步，输出电压波形质量好,对电器设备的使用寿命影响很小。3国内车载逆变电源研究存在问题现代逆变电源以其高集成度、高性能比的外围电路、最佳的性能指标等显著优点而受到青睐，可以说逆变电源从问世以来就引起了国内外电源界

6、的普遍关注。随着逆变电源技术的不断完善，逆变电源已经广泛地应用于计算机、电子设备、仪器仪表、通信设备和家用电器中。但目前，国内一些已经形成一定规模的专业电源生产厂商尚把研究重点放在一些利润相对较大的大电流、大功率的电源设备上，专业制造逆变电源的整机厂则把主要的研发力量放在大型电力设备上。小型车载逆变电源主要由一些中小型厂家在生产，因为技术力量不足和研究开发的投入不多，因而整体技术较为落后，制造工艺粗糙，体积过大、转换效率低下、价格相对过高。如果从国外引进高控制性能指标的电源系统(主要是基于单片机的控制系统或自主开发的专业芯片控制系统)，价格昂贵6，并且受到部分国家的技术保护，无法引进最新的技术

7、产品。因此，立足于自主研发我们自己的车载电源是具有深远意义的。4发展趋势早期的逆变电源,只需要其输出不断电、稳压、稳频即可,然而,今天的逆变电源除这些要求外,还必须环保无污染,即绿色环保逆变电源，同时随着网络技术的发展,对逆变电源的网络功能也提出了更高的要求，如高性能的逆变电源必须满足高的输入功率因数,低的输出阻抗，高的稳定性、可靠性，低的电磁干扰，智能化，完善的网络功能等要求，显然这些要求的实现离不开数字化控制技术。车载逆变电源虽然发展历史不长，但其发展迅速，经过技术进步及新器件的发展，无论是从可靠性还是高效节能等方面考虑，都将会有不断进步和提高。现在人们越来越多地求助于数字化方案来减小控制

8、电路的复杂程度，提高电源设计和制造的灵活性，同时采用更加先进的控制方法来提高逆变电源系统的输出波形质量和可靠性。因此，随着电机控制专用DPS （数字信号处理）的出现和控制理论的普遍发展,结合传统逆变电源的缺点，逆变电源的控制技术将会朝着全数字化、智能化及网络化的方向发展。如微处理器能及时读取车载逆变电源的输出，并实时计算出输出PWM值，并且一些先进的数字控制策略也在逐渐应用于车载逆变电源的控制中。因此逆变电源的高精度、高响应速度、智能数字化是其发展趋势。参考文献：1王兆安，黄俊电力电子技术M第四版北京：机械工业出版社2004，1532胡兴柳400Hz逆变电源的数字控制技术研究D南京：南京航空航

9、天大学，20043 游志青基于重复控制技术的数字式逆变电源的研究D. 南京：南京航空航天大学，20034 陈国呈. PWM变频调速及软开关电力变换技术M.北京:机械工业出版社,2001.5 邓嘉，张辉，马皓. 基于PIC单片机车载逆变电源逆变器的研究 J. 机电工程，2008,(6):88906 朱保华，张峰平对车载逆变电源技术的研究J中国电力教育2009，(S2)：2082107Xuejun Pei，Xinchun Lin，etalAnalysis and design of the DSP-based fully digital Controlled UPSIEEE，Power Elect

10、ronics2001，2963008 Cha H JReal Time digital control of PWM inverter with PI compensatorFor uninterruptible power supplyCIEEE IECON ConfRec1990，(2)：112511289 胡宴如,耿苏燕.高频电子线路M.北京：高等教育出版社，2006. 587910 陈伯时. 电力拖动自动控制系统M. 北京. 机械工业出版社，1999. 203011 都永超，朱汉林. 12V/220V车载逆变电源实用制作技术 J. 无线电杂志,2005,(11): 48-51 12 刘

11、成. 基于PIC单片机车载SPWM逆变电源设计. 硕士学位论文.武汉：武汉理工大学，201213RCA Silicon Power Circuit Manual. Radio Corporation of America,1969.272-27614 张天保，谢运祥，陈兵基于PIC16F716的数字式车载逆变电源的研究和设计 J. 通信电源技术，2008,(4):11-1315 王英剑.新型开关电源实用技术M.北京:电子工业出版社，1999.13-3216 康华光,陈大钦.电子技术基础（模拟部分）（第四版）M.北京:高等教育出版社,1999.101-12817李爱文，张承慧现代逆变技术及其应用

12、M北京：科学技术出版社，200018黄俊，王兆安电力电子变流技术M北京：机械工业出版社，1 994808819 陈国呈.PWM变频调速技术.北京：机械工业出版社，1998 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 本课题主要研究的问题车载逆变电源除了要具备普通指标外，还需要一些特殊性的指标来满足车载的应用特点。因此，针对其特殊的应用背景，车载逆变电源除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。主要设计技术指标与参数： 1输入电压DC 12V（汽车蓄电池电压等级多数为12V） 2输出电压220V/50Hz，交流电

13、，近似正弦交流电压 3输出功率：不低于200W4 具有输入过压和欠压保护，输出过压、过热保护。2拟采用的研究手段设计原理方框图如图2.1，主要包括保护电路、控制电路、逆变主电路。主电路部分是蓄电池的12V直流电通过DC/DC升压电路升压为高压直流，SPWM控制电路控制DC/AC逆变电路将高压直流电转变为交流SPWM波，通过LC滤波后得到正弦的220V/50HZ交流电。其中输入过压、欠压保护电路、输出过压、过热保护电路、构成整个电路的保护电路。一旦输入电压出现过大或者过小时，异常的信号输入控制电路，从而促使保护电路启动，然后停止逆变电路I的工作。同样输出过压保护电路和输出过热保护电路与逆变电路I

14、I构成反馈回路，一旦电路输出异常则停止逆变电路II的工作，所以该思路基本能够满足设计要求。图2.1 车载逆变电源原理图 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日附件：参考文献格式学术期刊 作者论文题目期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰，胡征，景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxid

15、e nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国，谢去病，王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如：4韩其智，孙洪洲群论北京：北京大学出版社，1987101预印本 作者论文题目预印本编号（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe

16、leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)学位论文 作者论文题目学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地：出版者，出版年份例如：6 陈异. 纳米粒子形貌控制研究. 硕士学位论文. 北京：中国科学院, 2002电子文献 主要责任者. 电子文献题名电子文献的出处或可获地址. 发表或更新日期例如：7 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展. 1998-08-16专利 专利所有者. 专利名称. 专利国别：专利号，日期.例如：8 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案. 中国专利：881056073，1989-07-26.