开题报告-车载逆变电源系统研究与设计.doc

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化设计(论文)题目：车载逆变电源系统研究与设计指导教师: 2015 年 4 月 2 日毕 业 论 文 开 题 报 告1选题依据：1.1研究的目的和意义 逆变电源是一种电力电子变换器，是电源系统的重要组成部分.它在很多领域有着广泛的应用，其性能的好坏会影响到系统的安全性和可靠性。随着电子信息产业的发展，逆变电源的作用越来越重要，现代电子设备不可缺少的重要组成部分，逆变电源已经成为一个很重要的研究领域。于此同时，随着电力电子技术和控制技术的发展，逆变技术的要求也越来越高。 根据我国汽车行业的发展，车载电子产品变得越来越丰富，对于电源的需要也越来越多元化，但汽车本身的高稳定性和高可靠性要求和恶劣的工作环境是一对很突出的矛盾，并且，这些车载设备工作空间小，干扰大，这更是对汽车用逆变电源提出了更高的要求：逆变电源除了具备好的电气特性外，必须做到尺寸小、重量轻、抗干扰强等，还一定具备完的保护功能和优良的电磁兼容性1-2。如今世界各地的汽车正大行其道，涉及到逆变器关于操作和电池的使用要求，也防止过多汽车故障的条件下只需断开机器是不够，得通过控制逆变器功率半导体后故障的检测才行3。 因此，对车载逆变电源研究和设计是很重要的。1.2国内外的发展现状我国的汽车行业发展处在加速阶段，尤其是广东地区，而与之相关的车载电子设备的发展每天都在变化，对车载逆变电源的需求更是非常迫切。而国内厂家生产的逆变电源大多只是针对普通产品，汽车车载的专用逆变电源比较缺乏。核心技术也多是引进国外，在具备高性能的开关器件的前提下，通过研究与之相适应的电路拓扑结构与开关控制方式，就可以构造出性能优良的变流装置4。 如今，大多数传统逆变汽车逆变器组成了直流直流转换器和DCAC逆变器。直流/交流逆变器必须有一个高电压转换比直流/直流转换器在前端。推挽拓扑结构广泛应用于直流/直流转换器,尤其是现任美联储推拉。直到现在,各种推拉拓扑。研究集中在添加活动夹紧制动装置(ACS)或利用LC实现零电压谐振场效电晶体或佐二极管5。 传统的逆变电源多为模拟控制或者模拟与数字相结合的控制系统。虽然模拟控制技术已经非常成熟，但其存在很多固有缺点：控制电路中的元器件比较多，电路网络比较复杂，容易受干扰，可靠性比较低；产品的波形跟不上电气发展要求；灵活性不够，硬件电路设计之后不容易升级；器件本事存在差异，电源产品与理想电源存在误差；器件老化使得逆变电源输出性能下降；设计周期长，调试复杂，生产效率低6-7。 现在的逆变电源主要研究方向是开关电源，用PWM控制，各种各样的数字化也是实验的热门。 逆变电源发展的方向：高精度、高响应速度、高稳定性和可靠性、智能化控制。而针对车载逆变电源，比较突出高精度和高稳定性和可靠性。如今的PWM逆变器中，输出变压器与交流滤波器的体积重量占重量部分，为了减小输出变压器与交流滤波器的体积重量，提高逆变器的功率密度，高频化依然是主要发展方向之一，对于车载逆变电源来说，很重要。但高频化会带来一些问题，如使开关损耗增加、电磁干扰增大等等8-11。1.3内容论述 内容论述如下：第一部分是概述，对课题背景和研究目的意义进行描述，对国内外的发展研究现状进行简单介绍。第二部分是对SPWM技术的基本原理进行介绍。然后是前级升压电路和后级逆变电路和软件设计。然后是对设计的结果进行仿真调试和实验分析。然后进行一个总结。最后把所用的参考文献显示出来。参考文献1 付瑶,谭智力,于珊.基于SG3525控制的车载逆变电源设计J.中国测试，2015，(01)：2082 魏文才.基于目标导向法的车载逆变电源的可靠性控制J.上海电机学院学报，2012，(01)：2083 Buml T.1, Haumer A.1, Kapeller, H.1, Starzinger, J.2, Farzi, P.2.Impact of Inverter Pulse Inhibition on the High-Voltage Supply System of an Electric Vehicle-A Simulative Approach J,2011 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference,2011,14 丁道宏.国内外开关电源的技术与市场J.电子产品世界.1999,(02):135 Yuxi Wang, Qinwei Liu, Jiong Ma, Longyu Chen, Hao Ma.A new ZVCS resonant voltage-fed push-pull converter for vehicle inverter applicationJ.2013 IEEE International Symposium on Industrial Electronics,2013,16 孙良华,陈亚宁,赵国凤.UC3854的最小输出脉宽问题J.国外电子元器件.2000,（06):137 陈克明.整机对电子元器件的选用J.世界电子元器件.1998,(07):138 张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社,2004,1219 陈国呈，PWM变频调速及软开关电力变换技术（第一版)M,北京：机械工业出版社，2001，252710周俊杰,钱晓耀,陈上挺.一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源J.机电工程.2008,25(04)：99111范玲莉，邓焰，石健将，基于LM25037的车载逆变电源设计J.电力电子及技术.2009,43(06)：6163 毕 业 论 文 开 题 报 告研究方案：2.1研究内容设计一种以单片机为主控芯片的车载逆变电源，适用于车载逆变系统，主要包括以下电路：DC-DC变换、 DC-AC逆变电路、控制电路、保护报警电路等模块。用Matlab或Proteus软件进行仿真。该逆变电源能将12V的直流电压转换成220V/50Hz的交流电供一般电器产品使用。2.2研究方法本课题研究的方法如下：直流电压输入推挽拓扑DC-DC全桥逆变DC-AC滤波器输出PC817与TL431组成的反馈电路驱动电路单片机控制电路桥臂短路保护电路 图 2.2.1 车载逆变电路基本结构图由系统的硬件结构框图2-1所示。前级升压电路的主控芯片为AT89C51，AT89C51是一种固定频率脉宽调制电路，它包含开关电源控制所需的全部功能，广泛运用与桥式单端正激双管式、半、全桥式开关电源。内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可以通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。内置误差放大器、内置5V参考基准电压源、可调整死区时间和内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。具有推或拉两种输出方式。后级逆变电路使用单片机PIC16F877A为主控芯片来对单相全桥逆变电路进行控制。PIC16F877A是一种高速、低功耗与超强抗干扰的新一代8051单片机。它多了两个定时器，带PWM功能，有8路10位AD转换器。这样可以大大降低设计的成本。同时单片机还可以处理输出电压、输出电流、电池电压的实时采样信号以及桥臂短号保护的检测信号。这样就保证了系统的正常运行。2.3研究进度3月09日-3月27日 查阅资料，了解课题背景，掌握基本技术，制定设计思路，完成开题报告。3月27日-5月20日 完成系统方案设计，完成系统仿真设计，并对结果进行分析。5月20日-6月01日 撰写毕业论文说明书并修改完善。6月01日-6月12日 翻译资料及论文修改等。6月12日-6月15日 论文答辩。 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见：车载逆变电源系统研究与设计主要研究车载逆变电源的原理，设计一种适用于车载逆变电源系统的以单片机为主控芯片的车载逆变电源，包括DC-DC变换、DC-AC逆变电路、控制电路、保护报警电路等模块。在逆变电源领域具有一定的应用价值。梁兆顺