电赛校赛-三相逆变电源设计（模拟部分）

2022-10-19 282

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简介： 电赛校赛-三相逆变电源设计（模拟部分）

写在前面

因为疫情问题，我们学校的这次电赛的校赛只能线上进行了，我是负责测量部分，所以其实压力相对小一点，为了统一评分，只能使用proteus8.6，我也是无奈，又捡起来了很多年不用的C51 OR C52，其实还行吧，没考电压测量，在我之前仿真测试时候，测试了MSP430的ADC，但是在我们下板成功调试的demo板中的测频测幅程序，发现可能是进不去ADC的中断，莫名其妙。

题目

基础部分

搭建 DC-AC 电路以及检测电路。
调整系统的参数，使得输出的交流电的频率为 20Hz。
测量输出交流电的频率并显示。

发挥部分

在基础部分 3 的基础上，将测量到的频率数据通过串口发送给另外一个单片机 2 系统，并且显示出来。
将此电源系统扩展为三相交流电源逆变电路，并在示波器上显示输出波形。

完成指标

全部完成

设计思路

总述

考虑到只是仿真，所以在实际电路中的实现可能性还是比较局限，所以仅供仿真测试参考。

1.0版本（只实现单相逆变电路）

模拟那边我不太熟悉，这里我主要给出一些简单的引用给大家参考（文末贴出链接），简单的设计思路。拿到题后，我们其实有点懵逼，本来是做信号处理类的，被迫发配到电源类我们也是无语。

大致百度了下思路，其实也就是一个无源逆变电路，处理后出来正弦波，然后做检测前的处理，然后把测量结果送给了单片机用于测量。

2.0版本（单相改为三相逆变电路）

三相电路是要有相位差的，这里我们分了两类思路，一个是用移相器进行移相操作，把单相移相产生单个输出的信号（但是…这好像还是单相吧…），然后我们也找到了一些资料，看了看三相逆变电路的原理，发现仅仅只是在单相的扩展，只是控制信号需要相位移动，我们最后采用的方案是，用数字芯片电路进行移相，产生的控制信号送给逆变电路。

逆变原理部分

推荐引用的那几个博客还有网文链接，具体原理大家自己品品。个人的理解就是几个三极管，由控制信号控制三极管的到通，从而使得产生逆变的AC电源

https://wenku.baidu.com/view/ba2b2fb46529647d2728525a.html 全桥逆变电路设计原理

http://www.henlito.com/chinese/news/10/12705.html 三相逆变电路设计

https://blog.csdn.net/qq_39400113/article/details/105822088 全国大学生电子设计竞赛(七)–逆变电源设计

单相逆变

电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共 4 个桥臂，桥臂 1 和 4 为一对，桥臂 2 和 3 为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通 180°

电压型全桥逆变电路输出电压 uo 的波形和半桥电路的波形 uo 形状相同，也是矩型波，但幅值高出一倍， Um=Ud输出电流 io 波形和半桥电路的 io 形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应 VD1和 VD4、V1和 V4、VD2和 VD3、V2和 V3相继导通的区间。

本次没有要求幅值，这里我就不做赘述。可参考引用中的具体计算。

三相逆变

电压型三相全桥式逆变器

电压型三相全桥式逆变器电路及其波形如图1所示，图1 (a)为电路结构，图1(b)为输出电压波形。在图1 (a)中的N是负载的中点，O为直流输入电源的中点，它是一个为讨论方便而虚设的点。每个桥臂的上下开关管轮流导通180。，这样，流经每相负载的电流是连续的。我们称其为180。导通型三相全桥式逆变器。六个功率开关管的导通次序为Vl、V2，V3、V4，V5、V6。分析时，假设三相负载是对称的，ZA=ZB=ZC=Z。下面以阻性负载和感性负载两种情况进行讨论