车载纯正弦逆变器分析与设计方案

1车载纯正弦逆变器分析与设计方案AnalysisandDesignSolutionofPureSineWaveInverterForVehicles车载纯正弦逆变器分析与设计方案2主要内容车载逆变器分类纯正弦逆变器与方波逆变器综合性能比较设计规范与功能要求纯正弦逆变器的工作原理分析关键技术分析NFA纯正弦波逆变器实现方案NFA纯正弦波逆变器输出波形3车载逆变器分类车载逆变器按照输出波形分为修正正弦波（方波）和纯正弦逆变器两种，国内市场以修正正弦逆变器居多；纯正弦车载逆变器多为一些高端汽车用户使用。车载逆变器按照隔离升压部分的拓扑分为工频机和高频机两种，其中工频机隔离升压采用工频变压器，具有笨重、功率密度低的缺点，实际应用不多。4纯正弦逆变器与方波逆变器综合性能比较纯正弦波逆变器修正正弦波逆变器带载能力强,负载适应性好稍弱满载转换效率90%-92%90%-94%SCR整流调压性负载可以完全适应可以工作，但不能实现调压技术难度稍高一般成本高低廉EMC要求较容易实现可以满足空间要求稍大一般5修正正弦波（方波）纯正弦波6设计规范与功能要求逆变器整机设计要求逆变器测试要求7逆变器整机设计要求输入电压范围：DC12V-14.5V输出功率：200W输出电压：220V±3%输出频率：50±0.2HZ输出波形：纯正弦波波形失真度:THD2%（线性负载）过载能力：根据负载实际情况，提供短时间过载能力工作温度范围：-40℃(TuB)到105℃(ToB);120℃持续30分钟动态电压瞬变范围:0-100%负载变化，〈±4%效率：大于90%LED功能显示定义过压、欠压、过温、过流、过载、短路等故障、报警保护和恢复功能整机无风机散热，但工作发热量不能引起自身和周围零件变形和损伤8逆变器测试要求按照VW80101实施EMC测试要求清单：TL82066：传导干扰TL82166：射频干扰TL82466：ESDTL965：辐射干扰9纯正弦逆变器的工作原理分析系统框图工作原理分析10系统框图11工作原理分析高频纯正弦逆变器整机分为前级和后级两部分前级电路由直流电源输入+高频变压器+整流桥+直流高压滤波电路组成，完成DC/DC的功能，即实现DC12V输入到至少DC320V输出的转换后级电路由SPWM全桥逆变器+LC低通滤波器组成，主要完成HVDC—50HZ/220V正弦AC输出的转换12关键技术分析SPWM实现提高整机效率可靠的高频高压全桥逆变电路设计安装空间的充分利用13SPWM实现SPWM有硬件和软件两种方式实现硬件SPWM的发生原理是用失真度极小的正弦波做参考电压，与正三角波(双边调制)或锯齿波(单边调制)通过高速比较器比较，得到一串占空比按照正弦规律变化的矩形波（即SPWM波形），调制方式又分为单极性调制和双极性调制两种，如下图所示为单边双极性SPWM调制的硬件实现方式。14SPWM实现硬件SPWM调制电路可以全部由硬件电路组成（主要包括时钟电路、参考正弦波发生电路、三角波发生电路和高速比较电路），也可以某一功能部分由MCU产生，如参考正弦波发生电路可以由MCU的D/A接口+RC低通滤波器产生。但总的来说硬件SPWM调制电路结构复杂，容易增加故障点；另外考虑到温漂等物理现象，对电路的器件选择也提出了要求，如果用RC做时钟电路的话，则输出频率会出现不精准温漂大的现象，有必要另外采用晶振和数字分频电路做时钟，结果进一步增加了电路的复杂性。15SPWM实现数字SPWM则直接由MCU的PWM口输出占空比按照正弦规律变化的矩形波，经过驱动电路做电路放大后直接驱动全桥电路，具有结构简单的优点，另外由于MCU时钟采用晶振电路，具有很高的温度稳定性，输出频率比较精准。目前的低端MCU产品的PWM模块是按照边沿对齐的方式发生的，只能实现单边SPWM发生，一些高端MCU的PWM模块具有边沿对齐和中心对齐两种选择，可以方便的实现单边调制和双边调制，二者对整机的影响仅体现在输出的谐波成分组成上，只要采取合理的滤波措施，两种方式区别不大。16提高整机效率车载逆变器的整机损耗主要体现在前级电路，NFA首次将ZVS技术引入了车载逆变器，使前级电路的效率提高到95%以上，从而保证了大于90%的整机效率17可靠的高频高压全桥逆变电路设计与其它车载电器(如镇流器)不同,车载逆变器面对的负载千变万化,高频高压的全桥逆变电路直接连接负载(严格地说,二者之间有LC通滤波器相隔),因此对全桥电路包括其驱动电路的可靠性设计提出了较高的要求。NFA正弦波逆变器的后级电路设计考虑了高频工作下全桥及其驱动电路所有可能发生的由负载和寄生参数引起的瞬态现象，具有极高的可靠性。18安装空间的充分利用NFA作为车载逆变器专业制造厂商，在十余年开发经历中，积累了丰富的设计经验，在空间利用率上也具有很多自己的独到之处,可以保证在规定的空间内达到设计目标。19NFA纯正弦逆变器实现方案20NFA纯正弦逆变器输出波形21谢谢谢谢！