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纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 车载纯正弦逆变器分析与设计方案 车载纯正弦逆变器分析与设计方案 Analysis and Design Solution of Pure Sine Wave Inverter For Vehicles 1 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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 2 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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。 3 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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 4 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 修正正弦波（方波） 纯正弦波 5 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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 6 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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:THD<2%（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 7 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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： ESD TL965： 辐射干扰 8 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 纯正弦逆变器的工作原理分析 系统框图 工作原理分析 9 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 系统框图 10 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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 11 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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 12 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD SPWM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。 13 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD SPWM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。 14 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD SPWM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。 15 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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 16 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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。 17 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 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。 18 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD NFA纯正弦逆变器实现方案 19 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD NFA纯正弦逆变器输出波形 20 纽福克斯光电科技（上海）有限公司 NEW FOCUS LIGHTING&POWER TECHNOLOGY(SHANGHAI)CO;LTD 谢谢 谢 谢！ 21