基于1500W PWM的肌腱逆變器電路

在這篇文章中，可以研究一種基本但相當(dāng)高效的基于1500W PWM的肌腱逆變器電路。該設(shè)計(jì)利用非常普通的部件來(lái)完成強(qiáng)大的SPWM型逆變器電路。

主要規(guī)格

功率輸出：500瓦至1500瓦可調(diào)

輸出電壓：120V或220V，根據(jù)變壓器規(guī)格

輸出頻率：50Hz或60Hz根據(jù)要求。

工作電源：24V 至 48V

電流：取決于 MOSFET 和變壓器額定值

輸出波形：SPWM（可濾波實(shí)現(xiàn)純正弦波）

設(shè)計(jì)

所提出的1500瓦PWM正弦波逆變器采用極其基本的概念設(shè)計(jì)，通過(guò)幾個(gè)IC 4017和一個(gè)單IC 555。

在這個(gè)概念中，IC
4017輸出的時(shí)序邏輯是通過(guò)選擇和跳過(guò)后續(xù)引腳排列來(lái)配置的，這樣最終的時(shí)序就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不錯(cuò)的SPWM，就像接通連接的MOSFET和變壓器一樣。

完整的原理圖可以在下圖中可視化：

逆變器的工作原理可以從以下解釋中理解：

電路操作

可以看出，兩個(gè)IC 4017級(jí)聯(lián)形成一個(gè)18引腳排序邏輯電路，其中來(lái)自IC 555的每個(gè)負(fù)脈沖或頻率在兩個(gè)4017
IC的每個(gè)指示輸出上產(chǎn)生移位輸出序列，從上部IC的引腳#9到下部IC的引腳#2， 當(dāng)序列重置以重新啟動(dòng)循環(huán)時(shí)。

我們可以看到，IC 4017的輸出是通過(guò)跳過(guò)和組合輸出引腳排列組來(lái)智能分接的，這樣切換到MOSFET即可獲得以下波形：

根據(jù)波形，通過(guò)消除IC的相關(guān)引腳排列，可以看到開(kāi)始和結(jié)束序列被跳過(guò)，同樣，第二個(gè)和第6個(gè)引腳排列也被跳過(guò)，而第二個(gè)，第4個(gè)，第5個(gè)，第6個(gè)引腳排列被連接起來(lái)，以便在兩個(gè)4017
IC的輸出端上實(shí)現(xiàn)像SPWM一樣的脈沖形式。

在這里，我們可以看到消除了初始?jí)K，以便SPWM波形可以匹配實(shí)際正弦波的初始最低RMS值，接下來(lái)的兩個(gè)交替塊模仿正弦波內(nèi)的平均上升RMS，而中間的3個(gè)塊試圖復(fù)制指數(shù)上升的正弦波的最大RMS。

當(dāng)上述PWM格式應(yīng)用于MOSFET的柵極時(shí)，MOSFET以推挽方式交替執(zhí)行具有相同開(kāi)關(guān)格式的變壓器初級(jí)開(kāi)關(guān)。

這迫使次級(jí)同步遵循具有相同波形的感應(yīng)模式，最終導(dǎo)致創(chuàng)建所需的AC
220V，具有上述SPWM波形模式。變壓器輸出繞組上適當(dāng)尺寸的LC濾波器最終可能使次級(jí)側(cè)獲得完美的正弦波形。

因此，當(dāng)該SPWM的結(jié)果輸出被濾波時(shí)，應(yīng)該有望導(dǎo)致正弦波輸出的復(fù)制，這可能適合操作大多數(shù)電器。

振蕩器級(jí)

這里采用普通的 IC 555 非穩(wěn)態(tài)，用于創(chuàng)建所需的時(shí)鐘脈沖，以便為級(jí)聯(lián) 4017 IC 供電，并在其輸出引腳配置上啟用時(shí)序邏輯。

必須精確計(jì)算與IC 1相關(guān)的R2、R1和C555，以便引腳#3能夠在約900%占空比下產(chǎn)生約50Hz的頻率。900 Hz輸出變得必要，以便18
IC的4017個(gè)引腳排列的排序使BJT在兩個(gè)通道上以50 Hz觸發(fā)，并在大約150 Hz下斬波單個(gè)50 Hz模塊。

關(guān)于MOSFET和變壓器

上述1500瓦SPWM逆變器電路的MOSFET和變壓器是決定總功率輸出的兩個(gè)要素。要獲得 1500 瓦輸出，請(qǐng)確保電池電源不低于 48V，在 500
Ah，而變壓器可以在 40-0-40V/40 安培左右。如果使用 4620V 電池，則每個(gè) MOSFET 可以是
IRFS48TRLPBF，每個(gè)通道上都需要一對(duì)并聯(lián)這些 MOSFET，以確保在輸出端正確提供完整的 1500 瓦功率