【正文】 為主流，不斷提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)近似為 1 的電源，并向大功率推進(jìn)；直流電源以開關(guān)方式為主流，擴(kuò)大輸出電壓的多路電壓控制；進(jìn)一步提高開關(guān)頻率和功率密度，提高可靠性，降低電磁干擾和增強(qiáng)抗干擾能力并使電源模塊朝著超薄型和微型化發(fā)展。 現(xiàn) 代電源技術(shù)是綜合應(yīng)用了電力電子、電子與電磁技術(shù)、自動(dòng)控制及微處理器技術(shù)的一種多學(xué)科交叉技術(shù)。 ○ 2 將直流電轉(zhuǎn)換成交流電或其他形式的直流電，如程控電話交換機(jī) ； ○ 3 減小用電設(shè)備的體積和重量，節(jié)省材料。 （ 3） 按照逆變電源輸出能量的去向，可以分為有源逆變電源和無源逆變電源。 通常 ,把交流電變成直流電的過程叫做整流 ,完成整流功能 的電路叫做整流電路；與之相對(duì)應(yīng)，把直流電變成交流電的過程叫逆變 ,完成逆變功能的電路則稱為逆變電路，而實(shí)現(xiàn)逆變過程的裝置叫 做逆變器或逆變電源。隨著微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，逆變技術(shù)也從通過直流電動(dòng)機(jī)—— 交流發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方式逆變技術(shù)，發(fā)展到二十世紀(jì)六、七十年代的晶閘管逆變技術(shù)，而二十一世紀(jì)的逆變技術(shù)多數(shù)采用了 MOSFET、 IGBT、 GTO、 IGCT、 MCT 等多種先進(jìn)且易于控制的功率器件，控制電路也從模擬集成電路發(fā)展到單片機(jī)控制甚至采用數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）控制。 改進(jìn)型重復(fù)控制 ； 逆變 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV Research on 400HZ inverter power Abstract 400Hz inverter is a special powers supply used in the aeronautical system． More demands ate proposed for its special application． Digital control、high efficiency、 high capability accords with the development trend of the power supply． For this demand， paper give analyzing and researching about a novel topology of circuit and modified repetitive control stratergy based on DSP2407A． The paper will give a prehensive introduction about a novel circuit， then we focus on control circuit design and modified repetitive control stratergy realization． Highfrequency link inverter belonging to the type of direct current convertor is used in inverter circuit， and It is made up of direct current convertor and polarity reversal inverter bridge． It has many advantages， such as concision of circuit structure， the former grade working at SPWM mode， the later grade working at middle frequency quadrate wave inverter， low voltage stress of inverter bridge’S power switch and achieving ZVS， high ability of resisting input voltage disturbingIt is a digital control system based on DSP— TMS320LF2407A． There ate some disadvantages such as too many control elements、 unflexible、 bad consistency． Due to all of this disadvantages of analog control mode used in current products， the implementation of digital controller is described in this paper． The system has the characteristic of simple circuit and scanty cost of upgrade， accords with the development trend of modern convertor， it will have wide applications． In order to get a good control state， a modified repetitive control stratergy is proposed and realized in this system， and dynamic state and steady state characteristics are improved． KEY WORDS： Direct Current Convertor。 目 前市場(chǎng)上的產(chǎn)品大都采用模擬控制方式，其中存在控電路元件多、靈活性差、一致性差等很多問題。本論文針對(duì)這些要求，提出一種新穎的逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并以 DSP2407A為控制核心，采用改進(jìn)型重復(fù)控制算法，進(jìn)行了 400Hz逆變電源的研制。本文對(duì) 逆變 主電路 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，然后重點(diǎn)以 Dsp2407A為核心的控制電路的設(shè)計(jì)及改 進(jìn) 型重復(fù)控制算法的實(shí)現(xiàn)。本論文針對(duì)這些問題，采用數(shù)字控制器，具有硬件電路 簡(jiǎn)單，系統(tǒng)升級(jí)方便等特點(diǎn)，符合現(xiàn)代逆變電源的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。 Modified Repetitive Control；inverter 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前言 電源系統(tǒng)是現(xiàn)代電子設(shè)備不可或缺的重要組成部分，運(yùn)用先進(jìn)功率電子器件及控制技術(shù)可以使逆變電源比傳統(tǒng)電源設(shè)備具備更好的穩(wěn)定性和可靠性。各種現(xiàn)代控制理論如自適應(yīng)控制、自學(xué)習(xí)控制、模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)控制理論和算法也大量應(yīng)用于逆變領(lǐng)域。逆變電源按照不同的分類方式可分為多種類型： （ 1） 按照逆變電源輸出交流的頻率，可以分為工頻逆變、中頻逆變和高頻逆變。 （ 4） 按照逆變電源主電路的形式，可以分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式逆變電源。 ○ 4 高效節(jié)能。隨著電子電源的集成化、模塊化、智能化的發(fā)展，功率集成技 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 術(shù)已經(jīng)模糊了整機(jī)與器件之間的界限。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1. 緒論 中頻逆變電源，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、雷達(dá)、通信、導(dǎo)彈、車輛等領(lǐng)域，其技術(shù)要求高，正向著高可靠性、輕量化、智能化模塊電源方向發(fā)展。 數(shù)字化逆變電源的發(fā)展 傳統(tǒng)的逆變電源多為模擬控制或者模擬與數(shù)字相結(jié)合的控制系統(tǒng)。近年來隨著大規(guī)模集成電路、現(xiàn)代可編程邏輯器件及數(shù)字信號(hào)處理器 (digital signal processor， SP)技術(shù)的發(fā)展，使逆變電源的全數(shù)字控制成為現(xiàn)實(shí)。 (3)有利于大規(guī)模逆變電源組成并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。 數(shù)字化逆變電源的控制 由于早期的微處理器運(yùn)算速度有限，逆變電源的核心控制仍然 需要模擬電路的參與，隨著電機(jī)控制專用 DSP的出現(xiàn)和控制理論的普遍發(fā)展，使得逆變電源的控制技術(shù)朝著數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，對(duì)于各種控制策略和控制算法的實(shí)現(xiàn)成為可能。 （ 2） 控制策略采用改進(jìn)型重復(fù)控制，結(jié)合 PID控制與重復(fù)控制各自的特點(diǎn)，對(duì)于電源的一些非線性的負(fù)載特別是整流性負(fù)載能得到較理想的輸出電壓波形。這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，通用住強(qiáng)，控制和調(diào)節(jié)性能好，具有消除諧波、調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的多重 作用，是一種較好的波形改善方法，它的出現(xiàn)為中小型逆變器的發(fā)展起了重要作用。單極性正弦脈寬調(diào)制原理波形可采取以下幾種方式，具體如圖 2— 1所示。低頻信號(hào)指的是控制單極性饅頭波倒向的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。每發(fā)生一次開關(guān)，逆變橋的輸出電壓為正輸入電壓或負(fù)輸入電壓，從而輸出電壓在正負(fù)電平之聞切換。因此，單極性調(diào)制逆變器將比雙極性調(diào)制逆變器有更優(yōu)良的輸出頻譜特性、更小的輸出濾波器。 單向直流變換器型高頻環(huán)節(jié)逆變 單向直流變換器型高頻環(huán)節(jié)逆變器電路結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)如圖 23所示。仿真結(jié)果表明： (1)阻性滿載時(shí)，輸出電壓質(zhì)量高，如圖 24（ a）所示 2i 輕載或空載時(shí)，輸出 電壓近似為一方波，其原因是空載或輕載時(shí)，直流濾波電容C沒有放電回路或放電時(shí)間很大： (3)容性負(fù)載時(shí)，輸出電壓在某時(shí)間內(nèi)保持恒定，當(dāng)直流濾波電容和交流負(fù)載電容上的電壓相平衡時(shí)，均無放電回路，輸出電壓發(fā)生畸變，如圖 24(c)所示： (4)感性負(fù)載時(shí)，直流濾波電容 C和交流負(fù)載電感發(fā)生諧振，如圖 24(d)所示：因 此，該逆變器輸出電壓波形受負(fù)載影響很大，即負(fù)載適應(yīng)能力弱，僅適用于阻性滿載場(chǎng)合，不具有普遍適用意義。二個(gè)開關(guān)管的 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 控制主要是控制有功功率向負(fù)載的傳遞以及無功功率的反饋。 [11] 本章小結(jié) 本章主要介紹了直流變換器高頻 環(huán)節(jié)逆變這種電路結(jié)構(gòu)，直流變換器由雙向直流變換器和極性反轉(zhuǎn)逆變橋構(gòu)成，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、雙向功率流、輸出電壓波形質(zhì)量高、負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。這種主電路結(jié)構(gòu)也使功率開關(guān)管的控制更加簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了控制電路設(shè)計(jì)及控制方法的實(shí)現(xiàn)，為逆變電源提高整體性能打下基礎(chǔ)。逆變器的輸入是直流電，輸出為交流電。其基本類型有： （ 1）依據(jù)直流電源的類型，逆變器可分為電壓型逆變器和電流型逆變器。 （ 4）依據(jù)開關(guān)器件及其關(guān)斷（換流）方式的不同，可分為采用全控型開關(guān)的自關(guān)斷換流逆變器和采用晶閘管半控型開關(guān)的強(qiáng)迫關(guān)斷晶閘管逆變器兩類。實(shí)際應(yīng)用中為避免上、下開關(guān)管直通，每個(gè)開關(guān)管的開通信號(hào)應(yīng)略為滯后于另一開關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)，即“先斷后通”。 三相逆變電路工作原理 三相交流負(fù)載需要 三相逆變器，三相逆變器有兩種 電路結(jié)構(gòu)，其一為由三個(gè)單相逆變器組成一個(gè)三相逆變器。在輸出電壓的每一個(gè)周期中，各開關(guān)器件通、斷轉(zhuǎn)換多次，實(shí)現(xiàn)即可調(diào)節(jié)、控制輸出電壓的大小、又可消除低次諧波改善輸出電壓波形。 PWM控制 基于傳統(tǒng)空間矢量脈寬調(diào)制 (SPWM)控制的三相逆變器能夠獲得快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng) ,但實(shí) 現(xiàn)復(fù)雜 ,需要高速微處理器。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 4 系統(tǒng)綜述 技術(shù)指標(biāo) 輸入電壓 :交流 220V，頻率 50HZ 額定輸出功率： 2KVA 輸出電壓波形：正弦波 輸出頻率 :400HZ 輸出電壓總諧波失真 :THD5％ 系統(tǒng)主電路 主電路結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)主要由以下 A、 B、 C三個(gè)部分組成， 功能是完成交流 220V/50Hz到交 流 115V/400HZ的變換，結(jié)構(gòu)如下： 圖 41 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 (一 ) A部分 (PFC boost) 本部分的作用把交流 電整流并通過 boost 電路升壓，輸出為 360V 的直流高壓，在控制電路控制下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，并使功率因數(shù)為 1。圖中 PWMl 和 PWM3 同相， PwM2 和 PWM4 同相沒有移相，此時(shí)副邊輸出電壓最高，如果不計(jì)損耗，那么副邊的輸出電壓為 nVin，其中 n為變壓器的變比在這里變比為 2:l，這是滿調(diào)制時(shí)的輸出，此時(shí)副邊通過二極管來整流，即為不 控整流。這一部分是整個(gè)逆變電源的核心部分，也是本文所研究的重點(diǎn)部分。 對(duì)于 Buck變換器，它的輸出電壓 V0=VinD(其中 ， Vin是輸入的直流電壓， D是主功率開關(guān)管 M1的占空比 )。兩個(gè)開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，二極管具有續(xù)流的作用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，所 以能夠接感性及容性負(fù)載。 雙向 Buck 逆變電路的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 雙向 直流變換器型高頻環(huán)節(jié)逆變器的電路結(jié)構(gòu)。所以本電路損耗低 ,效率提高。 （ 4） 單極性的饅頭波，提高了采樣的精確度。 （ 6） 有利于實(shí)現(xiàn)多機(jī)的并聯(lián)。逆變電路作為逆變電源的重要部分也是本文所討論的重點(diǎn)，以下主電路元件的選擇及參數(shù)的設(shè)計(jì)指的是逆變電路部分。就逆變器容量方面看，功率 MOS管用于小功率范圍，功率晶體管用于中小功率范 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圍，而門極可關(guān)斷晶閘管則用于較大功率范圍。是首選功率器件之一。開關(guān)關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng) (十幾SU 延誤時(shí)間 )，必須加上緩沖電路以保證其工作在安全工作區(qū)以內(nèi)，防止出現(xiàn)因局部發(fā)熱效應(yīng)導(dǎo)致的二次擊穿現(xiàn)象。 MOSFET功率器件一般選用三菱、富士、 APT、 IR公司的產(chǎn)品，如配套使用 IR公司的三相驅(qū)動(dòng)芯片 IR2130和 IR公司的 MOSFET可方便的構(gòu)成三相逆變器。器件的電流等級(jí)則要根據(jù)它所通過的最大峰值電流來確定。相反，濾波參數(shù)選得過小，系統(tǒng)中的高頻分量得不到很好的抑制，輸出電壓不能滿足波形失真度的要求。濾波器是一種具有選擇性的四端網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率信號(hào)通過，