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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 高效實(shí)用車(chē)載電源逆變器
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- “高效實(shí)用車(chē)載電源逆變器”直接接入汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)或電瓶上的DC12V電源，輸出220V/50Hz±10％的純正弦波形電壓源，適用于各種負(fù)載類(lèi)型（包括電感性負(fù)載）的車(chē)載移動(dòng)電器設(shè)備，具有電路簡(jiǎn)單、整體重量輕、體積小、可靠性高等特點(diǎn)。目前市場(chǎng)上的車(chē)載電源逆變器絕大部分為方波或校準(zhǔn)正弦波輸出，不適用于電感性負(fù)載。我們實(shí)現(xiàn)的車(chē)載逆變電源輸出最大功率為200W，轉(zhuǎn)換效率大于85％，成本僅僅為100元左右。
- 詳細(xì)介紹：
- 車(chē)載逆變器在國(guó)外是有車(chē)族必備的工具之一，而在國(guó)內(nèi)普及程度還不高，隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在車(chē)上使用家用電源的需求非常高，可以說(shuō)車(chē)載電源逆變器有著非常廣闊的市場(chǎng)前景。 我們成功設(shè)計(jì)并制作完成的純正弦波形輸出的車(chē)載電源逆變器，性能可靠、高效實(shí)用，它最大的特點(diǎn)是適用于各種負(fù)載類(lèi)型（包括電感性負(fù)載）的電器用電設(shè)備。逆變器系統(tǒng)采用Boost變換器加逆變電路的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即DC/DC級(jí)+DC/AC級(jí)，DC/AC逆變是將DC/DC電路輸出的直流逆變?yōu)檎医涣?，?jīng)過(guò)濾波后輸出到負(fù)載。Boost變換器使用UC3854BN控制芯片，采用SPWM控制模式，DC/DC電路把12V直流升壓為300V高壓、100Hz的正弦半波信號(hào)。逆變電路采用全橋逆變電路，其驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)頻率為50Hz，逆變電路由輸出濾波器濾掉高頻諧波，得到一個(gè)220V/50Hz的正弦電壓源提供給負(fù)載。 我們實(shí)現(xiàn)的車(chē)載逆變電源輸出最大功率為200W，轉(zhuǎn)換效率大于85％，還加入了輸入過(guò)壓保護(hù)，輸入欠壓保護(hù)和輸入過(guò)流保護(hù)來(lái)保護(hù)供電電源和負(fù)載用電器，其性能穩(wěn)定可靠，能滿(mǎn)足車(chē)載移動(dòng)電器設(shè)備的需要。 本作品已經(jīng)基本成型，只要稍加工藝設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化生產(chǎn)，具有非常大的經(jīng)濟(jì)前景。目前市場(chǎng)上方波或修正正弦波輸出的200W車(chē)載電源逆變器價(jià)格都在300元以上，純正弦波輸出的200W車(chē)載逆變電源價(jià)格都在500元以上，而此逆變電源的成本僅僅為100元左右，大大低于市場(chǎng)價(jià)格，所以此逆變器具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，車(chē)上的用電設(shè)備越來(lái)越多，開(kāi)發(fā)一款實(shí)用高效的車(chē)載電源逆變器已經(jīng)成為一種需要。車(chē)載逆變電源是將汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)或汽車(chē)電瓶上的DC12V直流電轉(zhuǎn)換為工頻純正弦波輸出，供車(chē)載移動(dòng)電器設(shè)備使用，是一種較方便和高效的車(chē)用電源轉(zhuǎn)換設(shè)備。 能夠適用于各種類(lèi)型負(fù)載，且重量輕、便攜、高效是我們所追求的目標(biāo)。系統(tǒng)采用Boost變換器加逆變電路的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，用自己產(chǎn)生的50Hz正弦波信號(hào)作為逆變控制參考信號(hào)。Boost變換器使用UC3854BN控制芯片，采用SPWM控制模式，DC/DC電路把12V直流升壓為300V高壓、100Hz的正弦半波信號(hào)。逆變電路采用全橋逆變電路，其驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)頻率為50Hz，逆變電路由輸出濾波器濾掉高頻諧波，得到一個(gè)220V/50Hz的正弦電壓源提供給負(fù)載。另外電路中還加入了輸入過(guò)壓保護(hù)，輸入欠壓保護(hù)和輸入過(guò)流保護(hù)來(lái)保護(hù)供電電源和負(fù)載用電器。由于沒(méi)有設(shè)計(jì)復(fù)雜的電路進(jìn)行干擾的情況，并且輸出穩(wěn)定，可高效地供用電設(shè)備使用。我們研制完成的高效實(shí)用車(chē)載電源逆變器樣機(jī)裝置，成本低、功能完整、性能可靠，輸出純正弦波形，適用于各種負(fù)載類(lèi)型的電子用電設(shè)備。主要指標(biāo)：?jiǎn)温冯娫?2V±3V直流輸入；輸出電壓：AC 220V±10％；輸出頻率：50Hz±5％；輸出最大功率：200W；轉(zhuǎn)換效率：大于85％。本逆變電源具有電路簡(jiǎn)單、整體重量輕、體積小、可靠性高等特點(diǎn)，滿(mǎn)足車(chē)載移動(dòng)電器設(shè)備的需要。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品將高效實(shí)用車(chē)載電源逆變器分為兩級(jí)，即DC/DC級(jí)+DC/AC級(jí)。控制電路輸出SPWM信號(hào)控制Boost電路，以實(shí)現(xiàn)將直流電壓變換為300V，100Hz的正弦半波；用全橋逆變電路實(shí)現(xiàn)將正弦半波逆變成為50Hz正弦波。 效率對(duì)逆變電源的應(yīng)用非常重要，在各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，Buck和Boost電路效率是最高的。這種DC/DC變換器為逆變系統(tǒng)的前級(jí)裝置，主要實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)直流電壓的最大功率跟蹤，使得系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單化，效率可以達(dá)到96%。 逆變器的穩(wěn)定性與可靠性成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)首要考慮的目標(biāo)，半橋式電路雖然比全橋電路成本略低，但是其電路結(jié)構(gòu)對(duì)本設(shè)計(jì)的整體性能會(huì)有一定影響。所以本作品采用全橋電路作為后級(jí)DC/AC逆變電路。 本作品采用SPWM控制方式，相對(duì)于數(shù)字實(shí)現(xiàn)法的處理時(shí)間相對(duì)滯后、電流實(shí)時(shí)跟蹤指標(biāo)不易達(dá)到、電流波形的THD不高的缺點(diǎn)，利用UC3854BN芯片模擬實(shí)現(xiàn)法實(shí)現(xiàn)該控制方案，電流實(shí)時(shí)跟蹤相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，最后完成的逆變器輸出電壓波形與正弦基波電壓接近。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 在2010年12月由北京市石景山區(qū)科委和學(xué)校聯(lián)合資助的第九屆“科園杯”大學(xué)生科技活動(dòng)中被評(píng)為二等獎(jiǎng)；在2011年6月第六屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可一次性轉(zhuǎn)讓技術(shù)成果。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品和現(xiàn)場(chǎng)演示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 我們研制完成的高效實(shí)用車(chē)載電源逆變器直接接入汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)或汽車(chē)電瓶上的DC12V直流電源上，輸出220V/50Hz±10％的純正弦波形電壓源，適用于各種負(fù)載類(lèi)型（包括電感性負(fù)載）的電器用電設(shè)備。輸出最大功率為200W，轉(zhuǎn)換效率大于85％。還加入了輸入過(guò)壓保護(hù)，輸入欠壓保護(hù)和輸入過(guò)流保護(hù)來(lái)保護(hù)供電電源和負(fù)載用電器。其性能穩(wěn)定可靠，能滿(mǎn)足車(chē)載移動(dòng)電器設(shè)備的需要。 車(chē)載逆變器在國(guó)外是有車(chē)族必備的工具之一，而在國(guó)內(nèi)普及程度還不高，隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在車(chē)上使用家用電源的需求非常高，可以說(shuō)車(chē)載電源逆變器有著非常廣闊的市場(chǎng)前景。 本作品已經(jīng)基本成型，只要稍加工藝設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化生產(chǎn)，具有非常大的經(jīng)濟(jì)前景。目前市場(chǎng)上純正弦波輸出的200W車(chē)載逆變電源價(jià)格都在500元以上，而此逆變電源的成本僅僅為100元左右，大大低于市場(chǎng)價(jià)格，所以此逆變器具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 我們成功設(shè)計(jì)并制作完成的純正弦波形輸出的車(chē)載電源逆變器，性能可靠、高效實(shí)用，它最大的特點(diǎn)是適用于各種負(fù)載類(lèi)型（包括電感性負(fù)載）的電器用電設(shè)備。目前市場(chǎng)上的車(chē)載電源逆變器絕大部分為方波或校準(zhǔn)正弦波輸出，它們對(duì)于電感性負(fù)載基本上是不適用的。我們實(shí)現(xiàn)的車(chē)載逆變電源輸出最大功率為200W，轉(zhuǎn)換效率大于85％。市場(chǎng)上方波或修正正弦波輸出的200W車(chē)載電源逆變器價(jià)格都在300元以上，純正弦波輸出的200W車(chē)載逆變電源價(jià)格都在500元以上，而此逆變電源的成本僅僅為100元左右，大大低于市場(chǎng)價(jià)格，所以此逆變器具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為了提高逆變器工作的穩(wěn)定性，我們還采取了以下幾個(gè)方面的創(chuàng)新實(shí)用性措施： （1）在DC-DC級(jí)加入閉環(huán)控制回路，使系統(tǒng)輸出穩(wěn)定在220V。 （2）DC-DC控制電路采用過(guò)壓保護(hù)電路，防止輸出過(guò)高的電壓損害用電設(shè)備。 （3）適當(dāng)提高DC-AC控制電路的基準(zhǔn)電壓，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。 （4）在電源輸入端加濾波電路，大大降低了負(fù)載較重時(shí)控制系統(tǒng)受輸入電壓波動(dòng)大的影響，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
