SPWM 正弦波逆变系统改造详解

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SPWM 正弦波 逆变系统 

一、电路原理分析及部分元件的选择
电路中的

U1B 组成一个文氏电桥振荡器 ,它的特点是起振容易,波形失真很小,频率也很稳定.

其振荡频率由

R1 R2 C1 C2 决定,当 C1,C2 为标准的 104 时,R1,R2 为 31.8K 时,频率刚好为

50HZ 左右,R1,R2 可以在标称电阻 33K 中挑选.VR3 为反馈调节电位器,可以调节振荡器输出
的正弦波的幅度

.D5,D6 为稳幅二极管.从振荡器出来的正弦波分成 4 路,2 路进入 U2A,U2B

组成的精密整流电路变成馒头波

;2 路进入由 U6A,U6B 组成的同步波发生电路变成方波。

U1A 是一级隔离放大器,其电压增益为 2 倍,也可以接成跟随器的形式,因为我考虑到 5532 在
做跟随器时是否会不稳定

,所以给它一定的增益,它的主要作用是隔离振荡电路和它的 4 路负

载。
U2A,U2B 组成一个精密整流电路,其特点是,经它整流的正弦馒头波,失真很小,能满足 SPWM
的要求

.图中 R4,R7,R8,R9,R16 的阻值一定要一致,特别是 R7,R9 要配对(这 5 个 10K 电阻我

用的是

0.1%的精密电阻),否则,出来的馒头波会上下跳动。

 
U3B 就称它为稳压放大器:从精密整流电路出来的馒头波进入 U3B 的同相端,从 H 桥取样变
压器次级出来的馒头波

(也经整流,不能滤波)进入 U3B 的反相端,用来控制该运放的输出电压,

起到稳压作用。
 
U3A 是一个加法电路:从 U3B 出来的馒头波进入 U3A 的同相端,同时 U3A 的同相端也接在
一个直流电位上

,把 PP 值为 4V 的馒头波,垫高 2.5V.这个经垫高的馒头波就可以送到 SPWM

调制电路中

,做为 SPWM 的基波信号。

本电路的载波振荡器的核心是一块

NE555 时基电路 U4.它实际上是一个高线性度的三角波

发生器

,三角波频率由 R29,R30 及 C7 决定,如图中所标的数值 R29,R30 为 470R,C7 为 822,这

时

,三角波的频率约为 20K,能满足 SPWM 调制电路的要求 .为确保三角波的线性度 ,由

Q1,Q2,Q3,Q4 为电容充放电回路组成恒流源.三角波信号经 Q5 的 E 极输出,分别送到 SPWM
调制器

U5A,U5B 的同相端和反相端.这个调制电路实际上是一个电压比较器,它把 20K 的三

角波信号和

100HZ 的馒头波信号进行比较,在输出端 1 脚和 7 脚分别输出二路极性相反的

SPWM 信号.U5 可以用 LM339 或 LM393,不能用速度较慢的普通运放,如 324,358 等等。
另一块

5532 即 U6A,U6B 组成一个 50HZ 同步方波发生电路:从正弦波振荡器过来的正弦波

信号

(约 12VPP),经二个电压比较器 U6A,U6B 后,产生二路带死区时间的低频同步波,电路中

R39,R14 决定二路方波的死区时间.经试验,当用 5532 时,R39,R14 取 510R 时,死区时间大约为
100US .U6A,U6B 用 358 时死区时间为 200US。
在

U5 的输出端,接有一个高频波死区时间调整电路,由 R47,R48,C20,C21 组成,这 4 个元件是

我第三次修改时加上去的

.在没有这二组延时电路时,高频波的死区时间约为 100ns,接上 H 桥

后

,在开环不稳压的情况下,表现很好.但在闭环空载时,H 桥有轻微的直通现象.加了这二个回

路后

,高频波的死区时间调整为 2us,闭环空载时的轻微直通现象消失。