【正文】 逆變器輸出電壓諧波 分析已有文獻(xiàn)作 出，其諧波含量包括：基波、載波、載波的 m次諧波和載波及載波 m次諧波的上下邊頻諧波。 圖 3． 10 SPWM 調(diào)制原理 將半個(gè)周期的正弦波等分為 N份脈沖，每份脈沖的寬度相同而幅值不同，且脈沖的頂部為正弦曲線的一段，也就是每個(gè)脈沖的的幅值按正弦規(guī)律變化 ,根據(jù)相等的沖量產(chǎn)生相同的效果原理，可以把這些按正弦規(guī)律變化的脈沖等效成幅值相同但寬度不同的脈沖，轉(zhuǎn)換前后的脈沖中點(diǎn)是重合的，這樣就得到一組 PWM波形，這種 PWM 波形與半 個(gè)周期的正弦波等效，可以用相同的方法得到另外半個(gè)周期的 PWM波形。 目前國內(nèi)外有很多集成化的 PWM 控制器，這些控制器通過外接少量元件即可完成開關(guān)電源的控制電路，常用的電壓型控制芯片有 TL49 SG3525 等，常用的電流型芯片有 UC3846。 4． 1． 1 電壓型 PWM 控制 電壓型 PWM 控制模式中，通過采樣電阻對(duì) 輸出電壓 oU 的采樣與基準(zhǔn)電壓 refU比較產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào) eaU ，這個(gè)誤差信號(hào)放大后與三角波振蕩電路作比較，使脈沖電壓 wmU 寬度改變，從而改變功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，最終穩(wěn)定輸出。當(dāng)電路輸出功率大于額定功率一定值時(shí)一般能維持幾秒鐘，而短路時(shí)電路須在極短的時(shí)間內(nèi)停止工作。 26 圖 3． 5 全橋逆變電路 后級(jí)全橋逆變電路的結(jié)構(gòu)簡單，最重要的部分是輸出濾波電路的設(shè)計(jì) 。由上面 4式整理可得： JBfKK IUIUAPAA wsfo ssppew ??? (3． 10) 上式中分母為 TP :為變壓器的視在功率。目前有些文獻(xiàn)提供了一種表格計(jì)算法， 根據(jù)所需功率和選定的工作 頻率通過查表得到最優(yōu)的磁芯型號(hào) 。這樣就可以有效減小輸出濾波電感的大小從 而減小輸出濾波電路的體積和重量。 3． 3 前級(jí)升壓電路設(shè)計(jì) 通過前文對(duì)比介紹各種單端、雙端變換電路，考慮到輸入電壓低，功率輸出也不大，本文選擇推挽式變換電路來完成從低壓到高壓的升壓任務(wù)。 ⑷ 成本較低的逆變系統(tǒng) 硬開關(guān) PWM 變換電路電路結(jié)構(gòu)簡單，控制電路的設(shè)計(jì)也不困難，因此成本比較低。 1．硬開關(guān) P刪變換技術(shù)的基本原理 硬開關(guān) PWM 變換電路基本結(jié)構(gòu)和工作波形如圖 3． 1所示。硬開關(guān) PWM 技術(shù)中開關(guān)管承受的電壓為固定值，這樣對(duì)開關(guān)管的要求相對(duì)低一些，同時(shí)控制電路也比較簡單，因此硬開關(guān) PWM 技術(shù)是使用最為廣泛的變換技術(shù)之一。 ⑵ 半橋式變換電路使用的開關(guān)器件也較少，開關(guān)管承受的電壓不高，驅(qū)動(dòng)相對(duì)容易，抗不平衡能力強(qiáng)，但輸出功率小，適合中小功率的應(yīng)用場合。 1．單端式變換電路特點(diǎn)及應(yīng)用 單端式變換電路有正激式和反激式兩種，它們有以下特點(diǎn)： ⑴ 開關(guān)器件少，電路結(jié)構(gòu)簡單。當(dāng) Q1導(dǎo)通時(shí)，電容 C1 通過 Q1 和變壓器原邊放電，同時(shí)電源電壓 dV 通過 Q1 和變壓器原邊給電容 C2充電， C1 與 C2中點(diǎn) A的電位上升 ； 當(dāng)Q1 關(guān)斷時(shí)， C C2端電 壓又恢復(fù)到電源電壓的一半； Q2 導(dǎo)通時(shí)工作情況與該過程相似。 14 圖 2． 7單端反激式變換電路及其工作波形 開關(guān)管 Q 導(dǎo)通時(shí)，二極管 D 截止， dV 加在變壓器原邊，此時(shí)原邊勵(lì)磁電感儲(chǔ)能；在開關(guān)管 Q關(guān)斷時(shí)， D導(dǎo)通，變壓器原邊儲(chǔ)存的能量耦合到副邊為負(fù)載尺提供能量并為電容 C 充電。所以 Cuk 變換電路無論在開關(guān)管導(dǎo)通還 是關(guān)斷期間都有能量傳遞，但由于電容 1C 上的電壓比較高，所以該電路不常用，但其優(yōu)點(diǎn)還是很明顯的。 設(shè)開關(guān)管 Q 在一個(gè)周期丁內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間為 ONT ，關(guān)斷時(shí)間為 OFFT ，導(dǎo)通時(shí)間 ONT 與周期 T之比定義為占空比，用 ? 表示 ? =OFFONONTT T? = TTON = ONTf? (2． 1) 10 式 (2． 1)f = T1 即為開關(guān)管的工作頻率。通常情況下輔助電源由一個(gè)或者幾個(gè)DCDC 變換器構(gòu)成，對(duì)于交流輸入的場合，輔助電源由整流后的電壓與 DCDC 變 9 換器組合完成。通常這些電能不能直接作為逆變器輸入側(cè)電壓，而是通過一定的濾波電路和 EMC 電路之后才作為逆變器輸入的。 2．對(duì)比分析組成逆變器的各種電源變換電路結(jié)構(gòu)及原理，選擇最適合于本 文逆變器的變換結(jié)構(gòu)： DCDC 級(jí)采用推挽變換電路； DC— AC 級(jí)采用全橋變換。 1． 3 國內(nèi)外逆變器發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內(nèi)生產(chǎn)光伏逆變器廠商絕大多數(shù)是在 20xx 年以后進(jìn)入這一領(lǐng)域的 ，有的還處在預(yù)研和樣機(jī)生產(chǎn)階段，而根據(jù)國家質(zhì)量認(rèn)證中心統(tǒng)計(jì)，通過其認(rèn)證只有 53 家。小型化是對(duì)應(yīng)于高頻化的結(jié)果，因?yàn)槭鼓孀兤餍⌒突饕椒ň褪翘岣唛_關(guān)管工作頻率，使用高頻變壓器。有效值是逆變器輸出電壓的主要參數(shù)， 高性能的逆變器輸出電壓有效值穩(wěn)定，同時(shí)有很高的波形質(zhì)量，適應(yīng)非線性負(fù)載的能力強(qiáng)。 此外，逆變器還廣泛應(yīng)用于其他多個(gè)領(lǐng)域，如交流電動(dòng)機(jī)變速調(diào)速、電動(dòng) 機(jī)制動(dòng)再生能源回饋、不間斷電源系統(tǒng)、感應(yīng)加熱、弧焊電源、變頻電源等?，F(xiàn)代逆變技術(shù)是研究逆變電路理論和應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法的一門科學(xué)，它建立在工業(yè)電子技術(shù)、半導(dǎo)體器件技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)、半導(dǎo)體變流技術(shù)、磁 性材料等科學(xué)基礎(chǔ)上的一門實(shí) 用技術(shù)，因此逆變器的應(yīng)用貫穿于社會(huì)和生活的 多個(gè)領(lǐng)域 。 1 摘要 逆變技術(shù)是整流技術(shù)的逆向變換電源技術(shù)，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置 稱為逆變器。 關(guān)鍵詞 ：逆變器， PWM， SPWM，倍頻調(diào)制 2 Abstract The inverter technology is contrary to the rectification technology． An inverter is a device which transforms direct current into alternating current． According to the output waveform ， inverter can be divided into square wave inverter and sine— wave inverter． Currently most load demand input for sine wave， so sine wave inverter get more and more attention． The most important part of sinewave inverter is the control circuit. Sinewave pulsewidth modulation(SPWM)which uses sine wave as modulation wave and triangular wave as carrier wave is a key technology which based on the theory of pulsewidth modulation． In this paper, the structure and principle of the inverter al e analyzed at first． Then a DCDCAC twostage high frequency inverter is designed： The input voltage 12V DC boost to 370V DC using a pushpull circuit； Then the 370V DC is tamed into 220V/50Hz AC using a full bridge circuit． The control circuit of the pushpull circuit is based on a PWM(pulse width modulation)control chip SG3525． According to the characteristics of the circuit, the output of this stage is not settled SO as to simplify the filter circuit； The full bridge circuit is conventional． The method of the full bridge control circuit is the SPWM(sinusoidal pulse width modulation)method． The frequency of the SPWM wave is two times of the carrier frequency so that the modulation circuit is simply and the output filter Circuit design bee easier． By analyzing and calculating the circuit parameters and making inductance and winding ponents， this paper designed a DCDCAC twostage high frequency inverter． After installing and debugging it, I eventually get the experimental results and waveform which confirmed the feasibility of the design． Keywords： Inverter, PWM, SPWM， DoublingFrequency modulation 3 目錄 1 緒論 .......................................................................................................................... 5 1． 1 正弦波逆變器設(shè)計(jì)的選題背景與意義 .............................................................. 5 1． 1． 1 新能源利用 ........................................................................................ 5 1． 1． 2 消除市電諧波污染 .............................................................................. 5 1． 2 逆變器的發(fā)展及趨勢 ....................................................................................... 6 1． 2． 1 逆變器的發(fā)展歷史 .............................................................................. 6 1． 2． 2 逆變器的發(fā)展趨勢 .............................................................................. 6 1． 3 國內(nèi)外逆變器發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................... 7 1． 4 本文的主要內(nèi)容 .............................................................................................. 7 2 現(xiàn)代逆變系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ...................................................................................................... 8 2． 1 現(xiàn)代逆 變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) ................................................................................... 8 2． 2 變換電路的基本形式 ....................................................................................... 9 2． 2． 1 非隔離式變換電路 .............................................................................. 9 2． 2． 2