基于DSP单相SPWM逆变电源调制方式研究及实现

浙江理工大学学报,第22卷,第2期,2005年6月

Journal of Zhejiang Sci 2T ech University

V ol.22,N o.2,Jun.2005

文章编号:100924741(2005)022*******

收稿日期:2004-11-02作者简介:朱朝霞(1962-　

),女,浙江义乌人,硕士研究生,工程师,主要从事逆变器数字控制方面的研究。基于DSP 单相SPWM 逆变电源调制方式研究及实现

朱朝霞1,2,徐德鸿1

(1.浙江大学电气工程学院,杭州310027;2.中国计量学院,杭州310018)

摘　要:对单相全桥电压型SPW M 逆变电源的3种调制方式进行了分析研究,并对3种调制方式下逆变器输出SPW M 电压波形进行谐波分析,介绍了利用数字信号处理器T MS320F240实现其中一种性能优越的调制方式用于SPW M 逆变电源,其输出电压谐波小,对称性好。

关键词:正弦脉宽调制;谐波分析;数字信号处理

中图分类号:T M919 文献标识码:A

0　引　言

在信息技术高度发展的今天,如何给各种电子设备提供高质量、高可靠性的电源已成为电力电子领域研究的重要课题。而逆变器作为电源的核心部分,它的调制技术在很大程度上决定了电源输出电压的质量。为了获得比较理想的正弦波输出,逆变器通常采用正弦脉宽调制(SPW M )方式。

单相全桥式电压型SPW M 逆变器,是由SPW M 正弦脉宽调制产生的开关控制信号去控制功率开关器件的导通和关断。SPW M 正弦脉宽调制可分为双极性(二阶)调制方式(SPW M 波有正、负2个电平)、单极性(三阶)调制方式(SPW M 波有正、负、零3个电平)和单极性倍频调制方式(SPW M 波有正、负、零3个电平,SPW M 波的脉冲数是单极性调制方式的两倍)。本文对单相全桥电压型逆变电源的3种调制方式进行了分析研究,并对3种调制方式下逆变电源输出SPW M 波形进行谐波分析,最后给出利用数字信号处理器T MS320F240实现其中一种性能优越的调制方式实验波形。

1　SPW M 逆变器3种调制方式

1.1　SPW M

逆变器的主电路拓扑结构

图1　单相桥式SPW M 逆变器的电路拓朴图

单相全桥式电压型SPW M 逆变器电路拓扑结构图如图1

所示。图1中V 1～V 4的通断由正弦脉宽调制产生的信

号来控制。

1.2　双极性调制方式工作过程

单相桥式SPW M 逆变电源采用双极性调制方式输出

的SPW M 波形如图2所示,输出的SPW M 波形只有±E

两种电平。图2中u r 为调制波,u c 为载波,在调制波u r

与载波u c 的交点时刻控制各功率管V 1～V 4的通断。它

的特点是V 1～V 4都工作在较高频率(载波频率),能得到

正弦输出电压波形,但其代价是产生了较大的开关损耗。

1.3　单极性调制方式工作过程

图3中u r 为调制波,u c 为载波,在调制波u r 与载波u c 的交点时刻控制各功率管V 1～V 4的通断。在输出电压u o 正半周,让V 4保持通态,V 3保持断态,V 1与V 2交替通断,即当u r >u c 时,V 1导通,V 2截止;当u r u r 时,V 3导通,V 4截止;当u c

。

图2　

双极性调制方式图3　单极性调制方式

图4　单极性倍频调制方式 单极性调制方式的特点在一个开关周期内2只功率管以

较高的开关频率互补开关,保证可以得到理想的正弦输出电

压;另2个功率管以较低的输出电压基波频率工作,从而很大

程度上减小了开关损耗。

1.4　单极性倍频调制方式工作过程

单相桥式SPW M 逆变电源采用单极性倍频调制方式时的

输出的SPW M 波形如图4所示。它是采用两个相位相反的而

幅值相等的三角波与一正弦波相比较,得到2个二阶SPW M

波,使2个二阶SPW M 波相减,就可得到三阶SPW M 波。三阶

SPW M 波的脉冲数比双极性调制SPW M 波和单极调制SPW M 波

脉冲数增加一倍,相当于将三角载波进行全波整流后再由正弦

波进行调制的波形。单极性倍频调制方式的特点是输出SPW M 波的脉动频率

是单极性的两倍,而开关频率与单极性调制是不变的,因此单个开关管损耗是不变的。

图5　单极性SPW M 控制方式规则采样示意图

2　3种控制方式下SPW M 波形的生成方法

SPW M 波形的生成方法是根据三角载波与正弦调制波的交点来确定逆变器

功率开关管的开关时刻。用DSP 通过软件生成SPW M 波形可以采用自然采样

法、规则采样法和指定谐波消除法。本SPW M 逆变电源采用规则采样法。

2.1　单极性SPW M 波形规则采样法

单极性SPW M 波生成采用三角波作为载波的规则采样法见图5,每个脉冲

的中点都与相应的三角波中点对称,在三角波的零峰时刻t D 对正弦调制波采

样得到D 点,过D 点作水平直线与三角波分别交于A 点与B 点,在A 点与B 点控制功率器件的通断。由图5可得:第k 个脉冲的脉宽δk 为:

051浙　江　理　工　大　学　学　报2005年　第22卷

δk =U m U c ωr T c sin ωr t D =M 2πT r T c sin ωr t D =M 2πN sin θk (1)

其中M 为调制比,M =V m /V c ,N 为载波比,θk 为第k 个脉冲的中心相角。

θk =2k -1N π(2)

图6　双极性SPWM 控制方

式规则采样示意图2.2　双极性SPWM 波形规则采样法

双极性SPWM 波生成采用三角波作为载波的规则采样法见图6,每个脉冲的

中点都与相应的三角波中点对称,在三角波的负峰时刻t e 对正弦调制波采样得

到E 点,过E 点作水平直线与三角波分别交于A 点与B 点,在A 点与B 点控制功

率器件的通断。

由图6可得:第k 个脉冲的脉宽δk 为:

δk =12ωr T c (1+M sin ωr t e )=πN

(1+M sin θk )(3)其中M 为调制比,N 为载波比M =U m /U c ,θk 为第k 个脉冲的中心相角。

θk =2k -1N π(4)2.3　单极性倍频SPWM 波形规则采样法

单极性倍频SPWM 波生成采用三角波作为载波的规则采样法见图7,每个脉

冲的中点都与相应的三角波中点对称,在三角波u c 的负峰时刻t e 对正弦调制波采样得到E 点,过E 点作水平直线与u c 分别交于A 点与B 点,在A 点与B 点控制功率器件的通断。与-u c 分别交于C 点与D 点,在C 点与D 点控制功率器件的通断。

图7　单极性倍频SPWM 控制方式规则采样示意图由图7可得:第k 个脉冲的脉宽δk 1为:

δk 1=12ωr T c (1+M sin ωr t e )=πN

(1+M sin θk )(5) δk 2=12ωr T c (1-M sin ωr t e )=πN

(1-M sin θk )(6)其中:M 为调制比,M =U m /U c 。

3　3种控制方式下SPWM 逆变器的输出电压谐波分析

3.1　单极性调制SPWM 波的谐波分析

设正弦调制波为:u r (t )=M E sin ωr t 。在一个正弦波周期内,共有N 个PWM

脉冲。对于第k 个脉冲,采样时刻为T r (k -1)/N ,采样值为M E sin [2(k -

1)/N ],所以第k 个脉冲的宽度为:

δk =M 2πN |sin (2πk -1N

)|(7)其中,k =1,2,3,……,N

设第k 个脉冲的起始相位角为θLk (见图5)

θLk =θk -12δk

(8)其终止相位角为θRk

θRk =θk +12θk

(9)

由图3与图5可得单极性SPWM 输出电压u o (ωt )为:

u o (ωt )=E -E 0 θLk <ωt <θRk ,　0≤ωt <πθLk ≤ωt <θRk ,　

π≤ωt <2π其他

下面对SPWM 逆变器输出电压波形进行谐波分析。由于图3所示的单极性调制SPWM 波形u o 对称于原点,故输出电压u o 为奇函数,因此它的傅立叶级数表达式将只包含正弦项,又由于u o 波形是镜对称,因此它

151第2期

朱朝霞等:基于DSP 单相SPW M 逆变电源调制方式研究及实现

只包含正弦项中的奇次谐波。

设基波与各次谐波电压有效值为U (n ),可以推导出U (n )为

U (n )=4E 2n

π∑N/2k =1sin (2k -1N n π)sin Mn πN sin k -1N 2π(10)

其中n =1,3,5,7,…,(2i -1),…3.2　双极性调制SPWM 波的谐波分析

由图2与图6可得SPWM 输出电压u o (ωt )为:

u o (ωt )=E -E θLk ≤ωt <θRk θRk ≤ωt <θL (k +1)

由于图2所示的二阶SPWM 波形对称于原点,故输出电压u o 为奇函数,因此它的傅立叶级数表达式将只包含正弦项,又由于u o 波形是镜对称,因此它只包含正弦项中的奇次谐波。

基波与各次谐波电压有效值为U (n ),可以推导出U (n )为

U (n )=4E 2n

π-1+∑N/2k =12sin (2k -1N n π)

sin

n π2N (1+M sin k -1N 2π)(11)其中n =1,3,5,7,…,(2i -1),…。

3.3　单极性倍频调制SPWM 波的谐波分析

由图4与图7可得单极性倍频SPWM 输出电压u o (ωt )为:

u o (ωt )=

E θLk 1≤ωt <θLk 2θRk 2≤ωt <θRk 10 其它

由于图4所示的三阶SPWM 波形对称于原点,故输出电压u o 为奇函数,因此它的傅立叶级数表达式将只包含正弦项,又由于u o 波形是镜对称,因此它只包含正弦项中的奇次谐波。

基波与各次谐波电压有效值为U (n ),可以推导出U (n )为

U (n )

=4E 2n

π∑N k =1

sin 2k -12N n πsin Mn π2N sin k -12N 2π(12)

其中n =1,3,5,7,…,(2i -1),…3.4　3种调调制方式下SPWM 逆变器基波及各次谐波比较

由式(10)、

(11)、(12)可以得到3种控制方式的输出电压各次谐波电压的有效值Un 与n 的关系图,如图8、图9、图10所示(假设E =312V ,M =1,N =1000)。

图8　单极性调制方式图9　双极性调制方式图10　单极性倍频调制方式

从图8、图9和图10可知,单极性和双极性调制方式下SPW M 波形中所含的谐波主要在载波频率及几倍载波频率附近,单极性SPW M 波谐波分量比双极性的要小,而单极性倍频调制方式在不提高开关频率的前提下,提高了SPW M 波形的谐波频率。SPW M 波形中所含的谐波主要在2倍载波频率及4倍载波频率附近,谐波频率越高,滤波越容易,输出电压谐波分量得到了有效控制。因此对单相桥式电压型SPW M 逆变电源单极性倍频调制方式性能优于其它两种调制方式。

4　利用DSP 产生单极性倍频调制方式PW M 波形的原理

传统的桥式SPW M 逆变器采用模拟分立元件或专用模拟控制集成芯片来产生个4个功率管的驱动电压,但模拟器件要实现复杂、先进的控制算法很困难。数字控制电源是当今电源实现发展的方向。

251浙　江　理　工　大　学　学　报2005年　第22卷

利用DSP T MS320F240的E V(事件管理)模块中的全比较单元,可以产生图4所示的4个功率管的控制电压u

V1

～u

V4

。设置定时器T1工作方式为连续增减计数模式,在这种计数模式下,计数器的周期是载波周期的二分之一,在T1不断计数的同时,全比较单元也随时将比较寄存器C MPR x(x=1,2,3)的值与计数器的值进行比较,当数值匹配的时候,PW M信号产生翻转,在T1向上和向下计数的时候,数值匹配分别发生一次,即在一个周期内翻转两次,产生对称的PW M信号(见图11)。只要在每个脉冲周期根据在线计算改写比较寄存器的值,就可实时改变脉冲占空比

。

图11　对称SPW M波形产生原理

5　实验波形

为验证由DSP T MS320F240产生的图4所示的4个功率管的驱动

电压u

V1

～u

V4

而制作了采用单极性倍频调制方式控制的单相全桥电

压型SPW M逆变电源样机,它的输出功率为1kW,输出电压频率为50

H z,开关频率为50kH z,输入直流电压E=350V,输出额定电压为220

V,载波比N=1000。

图12波形为示波器测得的由DSP的PW M1和PW M3引脚输出电

压波形(该波形脉宽变化、周期不变),该电压通过两路与非门形成相位相反的互补信号,互补信号再经过由硬件电路构成的死区电路后形成逆变器桥4个功率管所需的驱动信号。

图13为单极性倍频调制方式下的逆变器输出的SPW M波经过LC滤波器的电压波形

。

图12　DSP的PW M1与PW M3

产生的波形图13　逆变电源输出电压波形(220V,50H z)

图14为T DK示波器测得的单极性倍频调制方式下SPW M逆变电源输出电压在满负载及不同调制比下电压畸变率TH D值。

图14　不同调制比下输出

电压TH D值比较

6　结　论

a)单极性倍频调制方式下逆变器输出的SPW M波脉动频率是单极性及双极

性调制方式下的两倍,谐波电压比单极性制方式及双极性控制方式输出SPW M波

电压谐波要小。

b)从图10可以看出,采用单极性倍频调制方式,输出电压的谐波分量得到了

有效的控制,谐波主要分布在2倍载波频率及4倍载波频率附近,这对输出滤波器

的设计十分有利,LC滤波器可以做的更小。

c)单极性倍频调制方式下SPW M逆变电源,其输出电压波形谐波小,对称性好。

参考文献:

[1]刘风君.正弦波逆变器[M].北京:科学出版社,2002.

[2]王兆安,黄　俊.电力电子技术[M].西安:机械工业出版社,2000.

[3]曹立威.SPW M谐波分析的一般方法[J].电力电子技术,2002,(8):62～65.

[4]Lai RS,Ng o K DT.A PW M method for reduction of s witching loss in an full2bridge Inverter[J].IEEE T rans.on PE,1995,10(3):

3262332.

(下转第164页)

351

第2期朱朝霞等:基于DSP单相SPW M逆变电源调制方式研究及实现

461浙　江　理　工　大　学　学　报2005年　第22卷

动一下,它就跟着动一下。”[4]人使用产品的过程变成一种动态交流的语言,产品与人的关系是人造物环境与人的有机共生关系。

西德乌尔姆(U LM)造型学院T omas Maldonado(马尔多纳多)在50年代提出强调产品形式之通讯交流性,首次将语义学和信息论吸收到设计训练和教育中。乌尔姆学院的教师们充分认识到,信息在“产品—用户”关系中具有举足轻重的重要性。[5]

众所周知,工业设计的出发点是需求,但是需求是一个不确定的变量,不可能作为工业设计的基础理论和评价标准,而隐藏在“产品界面”背后的支持原则是:用户的心理和行为产生了产品需求。根据对用户的知识背景、社会地位、消费习惯和所处的社会文化背景建立用户的行为模型和心理认知模型作为基础,进而发展出工业设计的“产品界面”设计规范和符号学规范,然后以这些规范作为语法结构再进一步发展出工业设计的语言。从而把工业设计变成了介于人文学科和自然学科之间的软科学。

如果工业设计以“产品界面”设计为专业核心,可以建立起整个学科的系统知识结构———以认知心理学和行为学为核心,凝聚语言符号学、哲学、社会学、艺术审美、机械学、人体工程、材料学、市场学为统一整体。

参考文献:

[1]张福昌.工业设计[M].杭州:浙江摄影出版社,1999.1-3.

[2]李乐山.工业设计思想基础[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.1-30.

[3]马克?第亚尼.非物质社会—后工业世界的设计、文化与技术[M].成都:四川人民出版社,1998.9-93.

[4]王受之.世界现代设计史[M].北京:中国青年出版社,2002.134-293.

[5]罗仕鉴,朱上上,孙守迁.人机界面设计[M].北京:机械工业出版社,2002.66-78.

From“Product Styling”to“Product Interface”

———the changing of thought mode in industry de sign

HU Hao,ZH AO Jun

(C ollege of Mechanical Engineering and Automation,Zhejiang Sci2T ech University,Hangzhou310018,China)

Abstract:Owing to technology foundation changing and s ocial culture upgrading,traditional concept called“style follows function”is being challenged in the field of Industry Design;It is necessary to translate ideas of Industry Design from“Product Style”to“Product Interface”.

K ey words:Product Styling;Product Interface;Industry Design

(责任编辑:杨元兆)

(上接第153页)

Modulation Method Study and Realize of Single2pha se

SPWM Inverter Ba sed on DSP

ZHU Zhao2xia,XU De2hong

(C ollege of E lectrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou310027,China)

Abstract:Using DSP,proposes three m odulation methods based on single2phase full2bridge v oltage2m ode inverter, and gives the harm onic analysis of output v oltage of three m odulation methods.Finally the experimental results are given. One better performance m odulation method is used in SPW M inverter power supply,it can achieve satis fied output wave2 forms.

K ey words:SPW M;Harm onic analysis;DSP

(责任编辑:陈和榜)

逆变电源设计报告a.(DOC)

逆变电源设计与总结报告 2013年5月6日星期一

目录 一、方案论证与比较 (1) 1、总体方案的比较 (1) 2、隔离型DC-DC电路方案 (2) 3、高频变压器后级整流方案 (3) 4、SPWM波产生方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.高频变压器参数设计 (3) 2.LC低通滤波参数设计 (4) 三、电路与程序设计 (5) 1.推挽式隔离型直流变换电路 (5) 2.逆变电路 (7) 3.保护电路 (7) 4.辅助电源 (8) 5.SPWM产生程序 (8) 四、测试结果及分析 (9) 1.测试方法与测试条件 (9) 2.主要测试结果 (9) 元件参数根据计算可知，L=4.7UH,C=2.2UF.仿真波形如图11所示。 (10) 五、设计总结 (10)

摘要 本设计实现了一种基于的高频链逆变电源。系统由输入欠压保护、推挽升压、全桥逆变、SPWM波产生、低通滤波、输出过流保护、辅助电源等电路组成。12V 的直流电通过推挽式变换逆变为高频方波，经高频变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压。前级DC-DC变换采用SG3525驱动MOSFET得到高压直流电，然后通过产生的SPWM驱动全桥电路，再经低通滤波得到220V的工频正弦交流电。采用反激式开关电源升压再经稳压芯片稳压供电很好的实现隔离，并且具有输入欠压保护和输出过流保护，输出功率可达100W。该电源体积小、效率高、输出电压稳定，非常适用于车载逆变器。 关键词：推挽升压全桥逆变滤波反激式

Abstract This design implements a Cortex M3 based on the high-frequency link inverter power supply.System consists of input undervoltage protection, push-pull boost, full-bridge inverter, SPWM wave generator, low pass filtering, output over-current protection, auxiliary power and other circuit.12V direct current through the push-pull inverter is a high frequency square wave transform, the high-frequency step-up transformer, then rectified and filtered to get a stable DC voltage of about 320V.Former level DC-DC conversion by using SG3525 drive MOSFET high voltage DC and then generate the SPWM drive M3 full bridge circuit, and then low-pass filter obtained by the frequency sinusoidal AC 220V.With a flyback switching power supply step-up regulator chip re-powering through the realization of good isolation, and with input voltage protection and output over-current protection, output power up to 100W.The power, small size, high efficiency, output voltage stability, ideal for automotive inverter. Key words: push-pull boost full-bridge inverter flyback M3 概述 逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置，是太阳能、风力发电中一个重要部件。随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，逆变技术也从通过直流电动机——交流发电机的旋转方式逆变技术，发展到二十世纪六、七十年代的晶闸管逆变技术，而二十一世纪的逆变技术多数采用了MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、MCT 等多种先进且易于控制的功率器件，控制电路也从模拟集成电路发展到单片机控制甚至采用数字信号处理器（DSP）控制。各种现代控制理论如自适应控制、自学习控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制理论和算法也大量应用于逆变领域。其应用领域也达到了前所未有的广阔，从毫瓦级的液晶背光板逆变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站；从日常生活的变频空调、变频冰箱到航空领域的机载设备；从使用常规化石能源的火力发电设备到使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少不了逆变电源。毋须怀疑，随着计算机技术和各种新型功率器件的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优越的方向发展。 一、方案论证与比较 1、总体方案的比较 方案一：如图1所示，12V的直流电经过DC-AC逆变成10V/50HZ交流电，再经工频变压器升压到220V.

逆变电路课程设计

本科电力电子技术课程设计说明书 题目：基于SG3524芯片的逆变电源设计 与MATLAB仿真 (控制电路） 学院：机电工程学院 专业：农业电气化与自动化 姓名：王德昭 学号：1 指导教师：洪宝棣 职称：副教授

设计完成日期：二Ο一五年一月 电力电子简介 (4) 课设的目的 (4) 课程设计要求 (4) 课程设计的主要内容与技术参数 (5) 二、单相电压型逆变电路 (7) 全桥逆变电路 (7) 三、器件的选择 (8) 内部结构图 SG3524引脚功能 SG3524引脚图 四、控制电路 (10) 五、心得体会 10

一、前言 电力电子简介 电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率恐控制的电子技术。电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段，是当代高兴技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。电力电子器件是电力电子技术发展的基础。正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。而二十时间九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。 课设的目的 1）通过对单相桥式PWM逆变电路的设计，掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，综合运用所学知识，进行单项桥式全控整流电路和系统设计的能力。 2）了解与熟悉单相桥式PWM逆变电路的控制方法。 3）理解和掌握单相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路、保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。 课程设计要求 1、输入直流电源：24V±10%； 2、输出交流电压：220V±10%； 3、控制电路芯片为SG3524；

电压型单相全桥逆变电路

1.引言 逆变电路所谓逆变，就是与整流相反，把直流电转换成某一固定频率或可变频率的交流电(DC/AC)的过程。 当把转换后的交流电直接回送电网，即交流侧接入交流电源时，称为有源逆变；而当把转换后的交流电直接供给负载时，则称为无源逆变。通常所讲的逆变电路，若不加说明，一般都是指无源逆变电路。 1. 电压型逆变器的原理图 当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u o为正；当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，u o为负，如此交替进行下去，就在负载上得到了由直流电变换的交流电，u o的波形如图7.4(b)所示。输出交流电的频率与两组开关的切换频率成正比。这样就 t (b) (a) u o t3 t2 t1 i o u o Z u o i o U d _ + S3 S2S 4 S1

实现了直流电到交流电的逆变。 2. 电压型单相全桥逆变电路 它共有4个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。 两对桥臂交替导通180°。 输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。 改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现。 输出电压定量分析 u o成傅里叶级数 基波幅值 基波有效值 ? ? ? ? ? + + + = t t t U uω ω ω π 5 sin 5 1 3 sin 3 1 sin 4 d o d d o1m 27 .1 4 U U U= = π d d 1o 9.0 2 2 U U U= = π

当u o为正负各180°时，要改变输出电压有效值只能改变U d 来实现 可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压。 各栅极信号为180o正偏，180o反偏，且T1和T2互补，T3和T4互补关系不变。T3的基极信号只比T1落后q ( 0

单相全桥逆变器matlab仿真

用MATLAB 仿真一个单相全桥逆变器，采用单极性SPWM 调制、双极性SPWM 调制或者单极倍频SPWM 调制的任意一种即可，请注明仿真参数，并给出相应的调制波波形，载波波形，驱动信号波形、输出电压（滤波前）波形。 本文选用双极性SPWM 调制。 1双极性单相SPWM 原理 SPWM 采用的调制波的频率为s f 的正弦波t U U s sm S ωsin =，s s f πω2=；载波c u 是幅值为cm U ，频率为c f 的三角波。载波信号的频率与调制波信号的频率之比称为载波比，正弦调制信号与三角波调制信号的幅值之比称为深度m 。通常采用调制信号与载波信号相比较的方法生成SPWM 信号.当Us>Uc 时，输出电压Uo 等于Ud,当Us

单相全桥逆变电路原理

单相全桥型逆变电路原理 电压型全桥逆变电路可瞧成由两个半桥电路组合而成,共4个桥臂,桥臂1与4为一对,桥臂2与3为另一对,成对桥臂同时导通,两对交替各导通180° 电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形与半桥 电路的波形uo 形状相同,也就是矩型波,但幅值 高出一倍,Um=Ud 输出电流io 波形与半桥电路的io 形状相同,幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间,分别对应VD1与VD4、V1与V4、VD2与VD3、V2与V3相继导通的区间 + - VD 3 VD 4

单相半桥电压型逆变电路工作波形 全桥逆变电路就是单相逆变电路中应用最多的, 对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数,得 其中基波幅值Uo1m 与基波有效值Uo1分别为 上述公式对半桥逆变电路也适用,将式中的ud 换成Ud /2 uo 为正负电压各为180°的脉冲时,要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现 d d o1m 27.14U U U == π d d 1o 9.022U U U == π O ON u o U - U m i o VD 1 VD 2 VD 1 VD 2 ?? ? ??+++= t t t U u ωωωπ5sin 513sin 31sin 4d o

t 1时刻前V 1与V 4导通,输出电压u o 为u d t 1时刻V 3与V 4栅极信号反向,V 4截止,因i o 不能突变,V 3不能立即导通,VD 3导通续流,因V 1与VD 3同时导通,所以输出电压为零 各 IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形 u u u u u i o o ? 各IGBT 栅极信号为180°正 偏,180°反偏,且V 1与V 2栅极信号互补,V 3与V 4栅极信号互补 ? V 3的基极信号不就是比V 1落后 180°,而就是只落后θ ( 0< θ <180°) ? V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1 采用移相方式调节逆变电路的输出电压

光伏并网逆变器设计方案讲解

100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)

1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计

逆变电源课程设计

课程设计报告题目：逆变电源设计 姓名：xxx 学号：xxx

逆变电源设计 一、方案论证 1、设计实现要求 本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究，输入为100V，输出为380V、50Hz三相交流电，采用PWM斩波控制技术，建立Matlab仿真模型并得到实验结果。 2、设计方案确定 由于要求的输出为380V、50Hz三相交流电，显然不能直接由输入的100V直流电逆变产生，需将输入的100V直流电压通过升压斩波电路提高电压，再经过逆变过程及滤波电路得到要求的输出。 设计思路： 根据课本所学的，可以采用升压斩波电 路和三相电压型桥式逆变电路的组合电路， 将升压后的电压作为逆变电路的直流侧，得 到三相交流电，同时采用PWM控制技术，使 其频率为50HZ。 根据直流侧电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。这里的逆变电路属电压型。 采用等腰三角波作为载波，用SPWM进行双极性控制。该电路的输出含有谐波，除了使波形具有对称性减少谐波和简化控

制外，还需要专门的滤波电路进行滤波。 滤波电路采用RLC滤波电路。 设计思路如下：

二、原理简介 1、升压斩波电路 工作原理： t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o按指数曲线上升。 t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。 通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小

数量关系： 电流连续 负载电压平均值： t on ——V 通的时间 t off ——V 断的时间 a--导通占空比 E E T t E t t t U α==+= on off on on o

SG3525正弦波逆变电源设计要点

等级: 湖南工程学院 课程设计 课程名称电力电子技术 课题名称 SG3525正弦波逆变电源设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师 2013年12 月16 日

湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称单片机原理及应用 课题智能密码锁设计 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2013 年12 月16 日 设计完成日期2013 年12 月27 日

设计内容与设计要求 一．设计内容： 1．电路功能： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经 过驱动电路驱动逆变电路进行逆变，再经过高频变压器与滤波电 路输出-50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、 电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 2. 系统总体方案确定 3. 主电路设计与分析 1）确定主电路方案 2）主电路元器件的计算及选型 3）主电路保护环节设计 4. 控制电路设计与分析 1）检测电路设计 2）功能单元电路设计 3）触发电路设计 4）控制电路参数确定 二．设计要求： 1．要求输出正弦波的幅度可调。 2．用SG3525产生脉冲。 3．设计思路清晰，给出整体设计框图； 4．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 5．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。 6．绘制总电路图 7．写出设计报告；

主要设计条件 1．设计依据主要参数 1）输入输出电压：输入（DC）+15V、10V（AC） 2）输出电流：1A 3）电压调整率：≤1% 4）负载调整率：≤1% 5）效率：≥0.8 2. 可提供实验与仿真条件 说明书格式 1．课程设计封面； 2．任务书； 3．说明书目录； 4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）； 5．单元电路设计（各单元电路图）； 6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。 7．总结与体会； 8．附录（完整的总电路图）； 9．参考文献； 11、课程设计成绩评分表 进度安排 第一周星期一:课题内容介绍和查找资料； 星期二:总体电路方案确定 星期三:主电路设计 星期四:控制电路设计 星期五:控制电路设计； 第二周星期一: 控制电路设计 星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等 星期四~五:写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:答辩及资料整理

单相全桥逆变电路毕业设计

2008级应用电子技术 毕业设计报告 设计题目单相电压型全桥逆变电路设计姓名及 学号 学院 专业应用电子技术 班级2008级3班 指导教师老师 2011年05月1日

题目：单相电压型全桥逆变电路设计

目录 第一章绪论 1.1整流技术的发展概况 (4) 第二章设计方案及其原理 2.1电压型逆变器的原理图 (5) 2.2电压型单相全桥逆变电路 (6) 第三章仿真概念及其原理简述 3.1 系统仿真概述 (6) 3.2 整流电路的概述 (8) 3.3 有源逆变的概述 (8) 3.4逆变失败原因及消除方法 (9) 第四章参数计算 4.1实验电路原理及结果图 (10) 第五章心得与总结 (14) 参考文献 (15)

第一章绪论 1.1整流技术的发展概况 正电路广泛应用于工业中。整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。 目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。

低压LED灯逆变电源设计

低压LED灯逆变电源设计 作者：董英龙 来源：《发明与创新（职业教育）》 2020年第2期 董英龙 （黑龙江职业学院，黑龙江哈尔滨150000） 摘要：本文设计了一种以 STM32F103VET6 芯片为核心控制系统的低压LED控制电路，采用全桥拓扑结构设计了LED启动电路与工作电路（采用全桥逆变电路），在逆变电路中选择了 产生SPWM波形的专用芯片（PIC18F4580型号的专用单片机），实现了 12V交流波的稳定输出。实验结果表明，该电路系统可以得到频率约为50.86Hz、电压约为12.6V的稳定交流电，可以 为LED照明灯提供一种高品质的交流电源。 关键词：STM32；全桥逆变；SPWM；低频变压 在国内外的花园、庭院与旅游景点，为LED照明提供电源的除了有220V交流电源与新型的太阳能电源，还有一种是把交流220V电源转化为交流12V的低压电源。随着生活水平与运营能力不断提高，企业更需要高质量的电能，而逆变电源是该控制系统最重要的组成部分，研究一 种稳定的12V交流电源是十分有意义的。 一、系统结构 本文采用的是高性能STM32F103VET6 芯片为核心的控制模块，总体分为三个部分：整流部分，逆变部分和滤波部分。220V市电先进入整流模块，变为直流电，再经过逆变部分，在主控 芯片的控制下产生SPWM信号，变为12V交流电，最后经过滤波部分，为LED灯提供稳定电源。 二、LED灯的参数需求 （一）输入的是220V交流电，频率=50，相电压为=220。 （二） LED灯电源的输出为：电压12（AC），电流I =2 A ，功率，频率f1 =50H z。 下面是主电路关键性器件的选择方案，选择器件部分在整个设计中是不可或缺的第一步， 它的正确与否是本设计安全输出12V交流电的关键，下面先从理论公式计算出本设计方案需要 的各项参数： 1.从电网输出的220V市电并不是非常稳定的，输入大约有15％的误差，也就是220，线电压值为187~253；

电流源型单相全桥逆变电路

电流源型单相全桥逆变电路的设计 摘要 本次设计说明书首先介绍了电流源型单相全桥逆变电路的特点和原理，用单相桥式电流型逆变电路的原理图说明了该电路是采用负载换相方式工作的，要求负载电流略超前于负载电压，又详细分析该电路的工作过程，并用图给出该逆变电路的工作波形。最后根据以上分析运用仿真软件PSIM对电路进行仿真设计，得到波形图。 关键词：电流源型单相电路，逆变电路，PSIM仿真 ' 目录

. 1.电流源型单相全桥逆变电路研究-----------------------------------------3 逆变电路介绍----------------------------------------------------3 电流型逆变电路的主要特点----------------------------------------3 电流源型单相全桥逆变电路----------------------------------------3 电流源型单相全桥逆变电路工作过程--------------------------------4 2.电流源型单相全桥逆变电路设计------------------------------------------7 电路设计原理----------------------------------------------------7 电路仿真图------------------------------------------------------7 3.参数设定及仿真结果----------------------------------------------------8 直流侧仿真------------------------------------------------------8 ) 参数设定-------------------------------------------------8 仿真结果-------------------------------------------------8交流侧仿真------------------------------------------------------8 参数设定-------------------------------------------------8 仿真结果-------------------------------------------------9 4.小结------------------------------------------------------------------9 5.参考文献--------------------------------------------------------------10 :

大功率稳压逆变电源设计方案与制作

大功率稳压逆变电源的设计与制作 作者：关山文章来源：网络 标称功率300W的逆变电源，用于家庭电风扇、电视机，以及日常照明等是不成问题的。笔者曾用过300W逆变器，利用12V/60AH蓄电池向上述家用电器供电，一次充满电后，可使用近5小时。不过，即使蓄电池电压充足，启动180立升的电冰箱仍有困难，因启动瞬间输出电压下降为不足180V而失败。电冰箱压缩机标称功率多为100W左右，实际启动瞬间电流可达2A以上，若欲使启动瞬间降压不十分明显，必须将输出功率提高至600VA。如在增大输出功率的同时，采用PWM稳压系统，可使启动瞬间降压幅度明显减小。无论电风扇还是电冰箱，应用逆变电源供电时，均应在逆变器输出端增设图1中的LC滤波器，以改善波形，避免脉冲上升沿尖峰击穿电机绕组。 采用双极型开关管的逆变器，基极驱动电流基本上为开关电流的 1/β，因此大电流开关电路必须采用多级放大，不仅使电路复杂化，可靠性也变差而且随着输出功率的增大，开关管驱动电流需大于集电极电流的１／β，致使普通驱动IC无法直接驱动。虽说采用多级放大可以达到目的，但是波形失真却明显增大，从而导致开关管的导通/截止损耗也增大。目前解决大功率逆变电源及UPS的驱动方案，大多采用MOS FET管作开关器件。 一、MOSFET管的应用 近年来，金属氧化物绝缘栅场效应管的制造工艺飞速发展，使之漏源极耐压(VDS)达kV以上，漏源极电流(IDS)达50A已不足为奇，因而被广泛用于高频功率放大和开关电路中。 除此而外，还有双极性三极管与MOS FET管的混合产品，即所谓IGBT 绝缘栅双极晶体管。顾名思义，它属MOS FET管作为前级、双极性三极管作为输出的组合器件。因此，IGBT既有绝缘栅场效应管的电压驱动特性，又有双极性三极管饱合压降小和耐压高的输出特性，其关断时间达到0.4μs以下，VCEO 达到1.8kV，ICM达到100A的水平，目前常用于电机变频调速、大功率逆变器和开关电源等电路中。 一般中功率开关电源逆变器常用MOS FET管的并联推挽电路。MOS FET 管漏-源极间导通电阻，具有电阻的均流特性，并联应用时不必外加均流电阻，漏源极直接并联应用即可。而栅源极并联应用，则每只MOS FET管必须采用单独的栅极隔离电阻，避免各开关管栅极电容并联形成总电容增大，导致充电电流增大，使驱动电压的建立过程被延缓，开关管导通损耗增大。 二、MOSFET的驱动 近年来，随着MOS FET生产工艺的改进，各种开关电源、变换器都广泛采用MOS FET管作为高频高压开关电路，但是，专用于驱动MOS FET管的集成

单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真(含开题报告)

电力电子技术课程设计单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真

开题报告 课题名称：单相电压型全桥逆变电路及其simulink仿真 完成时间：2012.12.14 指导老师：刘彬 (一)简要背景说明 随着电力电子技术的发展，逆变电路具有广泛的应用范围。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。由于电压型逆变电路具有直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；阻感负载时需要提供无功功率，为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管等特点而具有广泛的应用范围。电压型逆变电路主要用于两方面：①笼式交流电动机变频调速系统。由于逆变电路只具有单方向传递电能的功能，故比较适用于稳态运行、无需频繁起制动和加、减速的场合。②不停电电源。该电源在逆变输入端并接蓄电池，类似于电压源。 图1 单相电压型全桥逆变电路

(二)研究的目的及其意义 在教学及实验基础上，设计单相电压型全桥逆变电路及其控制与保护电路，并通过使用simulink对课程中理论对电路进行仿真实现，进一步了解单相电压型全桥逆变电路的工作原理、波形及计算。 培养学生运用所学知识综合分析问题解决问题的能力。 在电力电子技术的应用中，逆变电路是通用变频器核心部件之一，起着非常重要的作用。逆变电路是与整流电路相对应，把直流电变成交流电的电路。逆变电路的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。无源逆变电路的应用非常广泛。在已有的各种电源中，蓄电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，需要通过无源逆变电路；无源逆变电路与其它电力电子变换电路组合形成具有特殊功能的电力电子设备，如无源逆变器与整流器组合为交-直-交变频器(来自交流电源的恒定幅度和频率的电能先经整流变为直流电，然后经无源逆变器输出可调频率的交流电供给负载)。当电网提供的50 Hz 工频电源不能满足负载的需要，就需要用交-直-交变频电路进行电能交换。如感应加热需要较高频率的电源；交流电动机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源。 (三)研究的主要内容 1单相电压型全桥逆变电路的原理。 2单相电压型全桥逆变电路的结构。 3单相电压型全桥逆变电路及其控制电路、保护电路的设计(画出原理图，标明器件的选择)。 4完成单相电压型全桥逆变电路的数学模型的设计。 5建立simulink仿真系统进行建模，并对模型参数进行设置。 6仿真结果与分析。 (四)研究的主要方法和手段 首先建立单相电压型全桥逆变电路的电路拓扑图，在MATLAB中使用simulink工具箱建立相关控制模型，设置模型参数后，通过仿真得到电路的电压、电流结果，并对该结果进行分析。

正弦波逆变器设计方案

正弦波逆变器设计方案 逆变器 建议删除该贴!! | 收藏| 回复 | 2008-03-15 12:18:15楼主 搞正弦波,难度最大的就是要生产稳定的SPWM波,还有就是要有合理的电压调整电流,电流检测.很多在网上都介绍些用单片机,分立元件等.其实不用哪么麻烦的.主要一个U3990加一个IR2110,4 个IRF460,两个滤波器就可以做成一款精度误差为2%的纯正弦波电源.在这里详细原理图我就不发了,我发一些提示性的东西给大家; U3990: U3988是数字化的、功能完善的正弦波单相逆变电源 / UPS 主控芯片,它不仅可以输出高精度的SPWM正弦波脉冲序列,还可以实现稳压、保护、市电/逆变自动切换、充电控制等功能,并且具备LED指示灯驱动、蜂鸣器控制、逆变桥控制引脚,从而可以利用该芯片组成一个完整的逆变电源/UPS系统,用该芯片控制的逆变桥输出,既可以是传统的工频变压器结构,也可以是高频升压后的直接逆变结构.为方便生产过程中的调试,该芯片还具备测试模式,在 该模式下,所有的保护功能、市电切换、充电控制均不起作用,仅工作在可以稳压的逆变状态,为最基本的调试和测试提供了方便. U3988 的内部构成主要有:正弦波发生器、双极性调制脉冲产生逻辑、50Hz(或 60Hz) 时基、电压反馈/短路检测、正弦波峰值调压稳压单元、外部扩展的保护响应逻辑、市电过零脉冲过滤、市电电压测量、电池电压测量、逆变控制、充电控制、指示灯控制、蜂鸣器控制、抗干扰 自恢复单元构成.整个电路封装成一个18引脚IC(DIP18),其内部结构框图如图一所示: 图二是U3988的引脚图. VDD是芯片的电源引脚,接单一+5V;GND是地; OSC1、OSC2是时钟引脚,接20MHz晶振; OUTA、OUTB是正弦波SPWM脉冲序列的输出引脚,这两个引脚输出的信号一般要通过死区控制电路才能送到逆变桥; OUTG是逆变桥使能控制输出,该引脚输出低电平时允许逆变桥工作,输出高电平时则禁止逆变桥工作; AV_CK是逆变输出电压反馈引脚,该引脚接受的是模拟量输入,逆变桥最终输出的正弦波交流电压通过反馈电路送到该引脚,由芯片对逆变输出电压实现稳压、调压和短路检测; BT_CK是电池电压测量引脚,是模拟量输入引脚,电池电压经过电阻降压送到该引脚,由芯 片对电池实现欠压保护、充电检测,若不需要使用该引脚,可以直接接+5V; AC_CK是市电电压测量引脚,这也是模拟量输入引脚,市电电压经过降压、整流、滤波、电阻分压后,送到该引脚,芯片会根据该引脚电压的变化,判断市电是否异常,并决定是否进行市电/逆变切换;若不需要使用该引脚,也可以直接接+5V; ACPLUS引脚是市电检测输入,芯片由此引脚的高低电平判断市电的有无;有市电时要将该引脚拉成低电平,对于检测市电的电路,如果为了提高响应速度而不采用滤波电容,也是允许的,虽然在该引脚的低电平信号中含有过零脉冲,但并不会使U3988频繁地进入逆变状态,因为在芯片的内部有过零脉过滤逻辑;

逆变电源设计方案

基于AVR单片机的逆变电源系统 设计方案 201组叶晓辉李欣陈东 针对现代电源变频调幅的要求,提出了利用对称规则采样原理产生SPWM 信号,选用ATmega16 单片机,设置其16 位计时器为相位修正PWM 模式产生SPWM 信号,结合查表及在线计算方法,实现变频调幅. 同时利用其内部集成的AD 模块对逆变桥输出进行采样并进行均值滤波处理,实现对系统的PI 闭环控制. 采用IR2110 作为驱动桥,并通过全桥逆变电路及LC 无源滤波实现正弦波的输出. 系统加入过温过流监测模块,并有人机交互界面（键盘和显示）. 一、SPWM 对称规则采样法 对称规则采样法是从自然采样法演变而来的,它由经过采样的正弦波(实际上是阶梯波) 与三角波相交,由交点得出脉冲宽度. 这种方法只在三角波的顶点或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波. 对称规则采样法原理图如图1 所示. 图1 对称规则采样法原理图 若以单位量1 代表三角载波的幅值UC ,则正弦调制波的幅值UR 就是调制比M. 图中的三角波和正弦波都是经过向上平移单位量 1 得到的,与过横坐标轴得到的结果一致. 利用底点采样,根据相似三角形原理,可得关系式

其中： M 是调制比,0 ≤M ≤1 ; ω为正弦信号波角频率; tD 为在三角波的负峰对正弦信号波的采样时刻; δ是开通时刻脉冲宽度; Tc 为三角波载波周期. 因此可得开通时刻的脉冲宽度: 其中N 为载波比,2π/ N 三角波周期T C 所对应的弧度, K 为一个周期内采样计数值. 由以上分析得比较单元1 的比较寄存器的值为 式中Tt 为通用定时器1 的时钟周期. 二、系统硬件设计 本系统采用ATMEL 公司的ATmega16 单片机作为数字控制系统的核心,利用ATmega16 产生SPWM 信号并进行电压采样处理. 逆变电源系统主电路采用单相全桥逆变电路,由4 个IGBT 作为功率管组成全桥逆变电路，该电路具有控制方便，功率管利用率高;控制方式采用全数字的控制方式. 系统结构框图如图2所示. 图2 系统结构框图 本设计电路为单相全桥逆变电路,如图3所示,主电路是典型的AC-DC-AC 逆变电路.

200W逆变电源初步设计

课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室： 电气 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论文）题目 200W 逆变电源初步设计 课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数 实现功能 将12V 直流电变成频率50HZ 电压220V 的交流电，解决没有交流电源的情况下交流电气设备的用电问题。 设计任务 1、方案的经济技术论证。 2、升压斩波电路设计。 3、逆变电路设计。 4、通过计算选择器件的具体型号。 5、控制电路设计。 6、绘制相关电路图。 7、进行matlab 仿真。 8、完成设计说明书。 要求 1、文字在4000字左右。 2、文中的理论分析与计算要正确。 3、文中的图表工整、规范。 4、元器件的选择符合要求。 技术参数 1、输入DC12V 。 2、输出交流电频率50HZ 。 3、具有过流保护。 4、输出功率大于200W 。 5、输出交流电压220V 。 6、具有输入过压、输出过压保护。 进度计划 第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：确定变压器变比及容量；第7天：确定平波电抗器；第8天：触发电路设计；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日

摘要 逆变是利用晶闸管电路把直流电转变成交流电的过程。逆变分为有源逆变和无源逆变，交流侧接负载的为无缘逆变，交流侧接电网上时成为有源逆变。逆变电源是将小电压直流电经过升压，再经过逆变变成有适合功率的交流电，以解决没有交流电源的情况下交流电气设备的用电问题。升压过程用升压斩波电路，也叫boost变换器。是通过控制全控型器件IGBT晶闸管的导通时间来控制输出直流电压大小。本设计是将给定12V直流电转变为频率50HZ，电压220V的交流电，在直流部分首先采用升压斩波电路将直流电压提升到约100V左右，为下一步逆变提供适当裕量，第二步逆变部分，控制晶闸管导通周期为0.02S，以保证输出交流电压频率固定为50HZ，晶闸管采用脉冲触发控制。经实验仿真验证，本设计最终输出电压为幅值为310V（±5V），输出功率大于200W，周期为0.02S的正弦波，且波形无明显失真，系统整体性能良好，满足设计要求。 关键词：逆变电源；升压斩波；无源逆变；脉冲触发

第五章--单相并网逆变器

第5章单相并网逆变器 后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。 光伏并网逆变器拓扑结构 按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。 5.1.1推挽式逆变电路 推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。 U 图5-1 推挽式逆变器电路拓扑 推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。因此适合应用于直流母线电压较低的场合。此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。 5.1.2半桥式逆变电路 } 半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥

式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。 图5-2 半桥式逆变器电路拓扑 5.1.3全桥式逆变电路 全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。这意味着输出功率相同时，全桥逆变器的输出电流和通过开关元件的电流均为半桥式逆变电路的一半。 本文采用的是单相全桥式逆变器，其拓扑结构如图5-3 所示，它结构简单且易于控制，在大功率场合中广为应用，可以减少所需并联的元件数。其不足是要求较高的直流侧电压值。 图5-3 单相全桥逆变器电路拓扑 光伏并网逆变器的控制 光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器，其直流侧需要串联大电感提供稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式，即电压型逆变器。采用电压型逆变主电路，可以实现有源滤波和无功补偿的控制，在实际中已经得到了广泛的研究和应用，同时可以有效地进行光伏发电、提高供电质