主页！[耀世娱乐]！主页高效率DCAC逆变器设计如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。高效率DCAC逆变器设计武汉理工大学信息学院，武汉430074E-mail:lyang2007@163com12VDC蓄电池转220VAC50Hz交流电的逆变电源设计。文中根据逆变原理，在分析对比了目前不DCAC逆变器拓扑结构特点的基础上，对逆变器进行了设计和实验研究，以期实现高效率,高品质的输出。在电路设计方面，采用了一种受PWM信号控制的新型DCDC推挽正激升压电路;DCAC系统采用了以SPWM信号为控制信号，IGBT构;并采用了PID控制设计。通过实验结果证明，该设计具有优良的特性，能实现高品质的输出波形，且具有较高的逆变效率。关键词:逆变器;调制技术;PID控制器引言近十年来，逆变电源因其性能优越而日益受到人们的关注，并广泛地应用于功数补偿、电能回馈、有源滤波等电力电子领域，特别在电力配网和车载系统中倍受青睐。逆变器是应用电力电子器件，将直流电能变换为交流电能的一种静止变流装置，完成此功能的电路则称为逆变电路，实现此过程的装置叫做逆变设备或逆变器。工频逆变器技术成熟，性能稳定，过载能力强，但体积庞大、笨重;高频逆变六年在市场上的新星，它技术指标优越、效率很高、尤其是体积小、重量轻、高功率密度，都是现代电力电子所倡导的，现在业已抢占了中小功率逆变器一半以上的市场。从技术发展和生产成本来看，高频逆变器取代工频逆变器将是大势所趋。本课题旨在研究一款满足工程应用的逆变电源。逆变电源主电路研究21DCDC拓扑图分析[1]推挽正激式DCDC变压器是在传统的推挽Buck型变换器中引入了箝位电容T。T，每个开关管的导通时间为t，功率开关占空比为DCDC变换器的拓扑结构。在一个内，推挽正激式DCDC个相似，故只分析电路上半工作周期分为推挽正激DCDC变换器电路拓扑图一个周期内的波形如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。1工作状态开关管VS导通，输入电压U、箝位电容上，C1212c输入电源向负载提供能量。该状态下，相当于两个正激电路并联工作。到时刻，VS断开，结束。该状态3工作状态时刻，VS断开，由于VS的反向并联二2VS体二极管VS体二极管inVS的反向并联二极管构成的环流NNNN21为零，反向并联二极管变为截止，该状态结束。4工作状态时刻，VS，VS均关断，初级次级绕组电压均22DCAC变换器稳态分析[2]DCAC逆变技术的基本原理是通过半导体功率开关器件的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能，因此是一种电能变换装置。由子是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换的，因此转换效率比较高。DCAC全桥逆变拓扑结构。逆变桥稳态工作时，一个输出电压周期内共有种工作状态如图所示，、输ABAB出负向电压时情况与此类似。DCAC全桥逆变拓扑结构1状态1UVS开通，VSVS截止，gsVS4ABLfU，直流母线电压为高，电流流过VS?滤波电感?负载到直流母线只功率开关器件无需改变开关状态，均工作在低频状态。2状态2UVS开通，VS截止，VS的体ABLfgsVS4二极管导通续流，直流母线电压为零，一路电流流过VS?滤波电感VS体二极管续流，一路流过VS?滤波电感VS?回到直流母64线。此时，功率开关器件开关状态不变，均工作在低频状态。3状态3UVS截止，VSVS开通，直ABLfgsVS4如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。流母线电压为高，电流流过滤波电感VS?VS体二极管?负载续开关管VS为软关断，VS为硬开通，并工作于高频状态，VSVS工作在低频状态。44状态4UVS开通，VSVS截止，直gsVS4ABLf流母线电压为高，电流流过滤波电感VS?VS?负载，回馈能量给直流线。功率开关管VS由于死区的存在为软开通，VS为硬关断，VSVS工作在低频状态。423PID控制研究无论哪种结构的逆变电源，要得到高质量的正弦波输出，都离不开逆变器的控制技术。[3]在工业过程控制系统中，广泛使用PID控制器。因为PID控制容易兼顾控制系统的稳态性能和动态性能。而且算法简单、易于实现、鲁棒性好、可靠性高，已经成为迄今为止最通用的控制方法。如图为逆变器的PID控制系统框逆变器的PID控制系统框图PID控制器各校正环节的作用如下:1比例环节:代表了当前的信息，及时成比例地反映控制系统的偏差信号差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差，起校正偏差的作用，使过程反应迅速。2微分环节:反映偏差信号的变化趋势变化速率，代表了将来的信息，具有超前控制作用。在过程开始时强迫过程加速进行，过程结束时减小超调，克服振荡，提高系统的稳定性，加快系统的过渡过程。3积分环节:代表了过去积累的信息，可以提高系统的型别无差度，以消除小稳态误差，改善系统的稳态性能。频域分析角度看，PID控制器就是一个滞后—超前控制器的特例，影响高频段制作用不仅增大相位超前角并改善系统稳定性，而且也增大了系统的带宽因而响应速度增快，PD控制器与相位超前补偿器起着类似的作用。PI控制作用影响低频段，增大低频增益并改善静态精度，PI控制器的作用如同相位滞后补偿器。PID控制作用是PIPD控制作用的结合。逆变电源系统设计31PWM控制信号发生电路设计一般单片集成PWM控制器的电路及其相应的波形如图所示。对被控电压KU加至运放的同相输入端，一个固定的参考电压比较器的反相输入端，由一固定频e率振荡器产生锯齿波信号相输入端。比较器输出一方波信号，此方波信ss。对于单管号的占空比随着误差电压如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。变换器，比较器输出的PWM信号就可作为控制功率开关管的通断信号。对于推挽或桥式功率电路，则应将PWM信号分为两组信号，也就是分相。分相电路由触发器及两个“与”门组成，触发器的时钟信号对应于锯齿波的下降沿。A端输出两路PWM信号。PWM信号产生电路PWM信号波形SG3524系列集成电路除了能应用于单端调宽型开关电流中作控制器外，还能作为推挽、半桥、全桥开关电源的控制器。图SG3524产生PWM信号的发生器电路。SG3524外部电路32SPWM控制信号发生电路设计硬件电路产生SPWM波的方法是将等腰三角形与正弦控制波通过比较器进行比较，比较[5]器输出端形成SPWM波形。如图8所示，用一个50Hz 的正弦波去调制30kHz 的开关频率，形 成了脉冲宽度变化的开关管驱动波形，控制开关管的导通与关断 时间，从而控制流向 感电流的大小，经过LC 的滤波，最终在 电容上形成大小可控的50Hz 正弦波输出。 321正弦波发生器设计 如图 所示为50Hz 正弦波发生器，采用了双积分型的正弦波发生器，由两 此正弦波输出给加法器作为比较的参考电压，可以通过改变该输出的幅度去调节输出交 流电压的大小。 如果您需要更多资料可以到week114 进行免费查阅。 如果您需要更多资料可以到week114 进行免费查阅。 50Hz正弦波发生器 322 三角波发生器设计 如图 所示为30kHz 三角波发生器，它是由一个方波发生器通过 的，可输出一个负值为?15V、30kHz的方波。其输出的三角波频 334kHz215kΩ 15713kΩ 1nF 15kΩ15kΩ 30kHz三角波发生器 图中 323SPWM 发生器设计 硬件 PID 瞬时反馈电路如下图 10 所示: 10PID 瞬时值反馈控制电路 324 SPWM 发生器设计 使用 SG3524 调制 SPWM 波形，把 30kHz 三角波加到 SG3524 如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。 如果您需要更多资料可以到week114 进行免费查阅。 同相输入端;50Hz 正弦波通过 PID 控制器后的输出信号加到 脚，即内部运放的反相输入端进行调制，完成 SPWM 的生成过程，如图 11 所示: 11SPWM 波形发生器 33 逆变电路设计 如图 12 逆变电路所示，SG3524 产生两路相位相差 180 PWM信号，通 过变压器耦 合到推挽正激升压电路控制功率开关管器件的通断，从而把 12VDC 电池电压升压到320VDC 的高压。DCDC 输出的高压通过滤波电路加至 DCAC 逆变电路的上桥臂由两路50Hz 互补的方波控制使其交 替导通，下桥臂由两路频率为 30kHz SPWM互补信号控制使其交替导通。输出 端通过 LC 低通滤波器可以得到 220VAC50Hz 的正弦交流波形。 12逆变主电路 实验结果分析对整机进行实验分析，由图 13 可知，在逆变器的输出端得到一个高质量的 280VAC50Hz 正弦波，波形失线k 的纯阻性负载情况， 时，波形失线 所示为 SPWM 控制信号的换相角度，由于输出滤波 器的滤波电容较大，与 15k 纯阻性负载并 联时一同显容性，所以 SPWM 信号换相角度出现 超前现象。图 16 为两路下桥臂 SPWM互补信号波形，图中有死区时间。 当逆变器带 15k 纯阻性负载时，输出电压有效值为 1836VAC，则输出功率 2261W。输入电压为 12VDC，输入电流为 220A，则输入功率为 2642W。故 效率为 8554 实验证明，该逆变电源达到了预期的效果，能够输出高质量，高效率的220VAC50Hz 正弦波。并且该设计具有成本低，可靠性高，体积小等优点。 如果您需要更多资料可以到week114 进行免费查阅。 如果您需要更多资料可以到week114 进行免费查阅。 13空载波形 15k纯阻性负载波形 16SPWM 开关互补波形 结束语本文介绍了完成了一款高性能的 12VDC 蓄电池转换为 220VAC50Hz 交流电的 逆变电源 设计。经过对整机的实验分析，证明该系统可以输出符合要求的信号， 且效率可达到 85, 以上。本设计制作成本低廉，可靠性高，操作方便，可以广泛 的应用。 参考文献 一种新颖推挽正激变换器[J]电力电子技术, 2002 DCAC逆变技术及其应用[M] 北京: 机械工业出版社, 2003 ZhaoQinglin, Guo Xiaoqiang, Wu Weiyang Two-degree-of-freedom PID digital control bidirectionalquaei-single-stage push-pull forward high frequency link interver IEEE APEC’06, 2006 吴守箴，藏英杰电气传动中的脉宽调制控制技术[M] 北京:机械工业出 极性移相控制双向电压源高频环节逆变器电力电子技 2006如果您需要更多资料可以到week114 进行免费查阅。 如果您需要更多资料可以到week114 进行免费查阅。 High Efficiency DCAC Inverter Design Yang Lei Information Department WuHanUniversity Technology,WuHan 430074 Abstract Invertertechnology usedwildly nowadays, paperaims DC12VAC220V50Hzinverter which can get highefficiency outputwaveform quality Based paperanalyzes different types highefficiency DCAC inverter maincircuit, systemuses newtype push-pullforward step up DCDC circuit which PWMsignal; DCACsystem adopts full bridge inverter, usesSPWM controlIGBT which switchingtube; designalso uses PID controller trailshows invertersystem has some excellent features, canachieve good output waveforms hightransform efficiency Keywords:Inverter; Modulation; PID controller 作者简介:杨磊 1983-，男，硕士研究生，主要研究方向是通信与信息系 如果您需要更多资料可以到week114进行免费查阅。 欢迎您阅读该资料，希望该资料能给您的学习和生活带来帮助，如果您还了解更多 的相关知识，也欢迎您分享出来，让我们大家能共同进步、共同成长。 欢迎使用“高效率DCAC 逆变器设计”使用，该文档doc 格式，如大家有其它疑 问或者新的见解，欢迎大家互相交流、互相进步。

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