【正文】 備注 1 UT56 數(shù)字萬用表 1 優(yōu)利德科技 (東莞 )有限公司 2 TDS1002 數(shù)字存儲(chǔ)示波器 (60MHz、 ) 1 泰克科技 (中國 )有限公司 3 SS3323 可跟蹤直流穩(wěn)定電源 1 石家莊無線電四廠 4 TFG3150 DDS 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 (150MHz) 1 石家莊無線電四廠 5 DS1202 CA 數(shù)字示波器 1 西安雙英科技有限公司 系統(tǒng)的測試結(jié)果與分析 當(dāng)負(fù)載為 30Ω和 36Ω時(shí) ,記錄輸入、輸出功率的相關(guān)參數(shù) 表 1 不同負(fù)載下 DCAC 變換器效率 參數(shù) 負(fù)載 Ud Id Uo1 I o1 Pd Po η 30Ω % 36Ω % 在接入不同負(fù)載的條件下 ,通過上表測量參數(shù)的計(jì)算 ,裝置的 DCAC 變換器的效率η均大于 80%,實(shí)現(xiàn)要求。將經(jīng)分頻后的時(shí)鐘送入正弦調(diào)制波發(fā)生器 ,而載波發(fā)生器選用的時(shí)鐘是原時(shí)鐘 ,從而實(shí)現(xiàn)了 N 載波比。此種方法是按照沖量等效原理將一個(gè)周期的正弦波信號(hào)離散 360 等份 ,分別賦以不同占空比 ,使其按正弦的規(guī)律變化 ,依次存入 SOPC,這樣 ,分別改變時(shí)間系數(shù)和幅值系數(shù)便可以改變輸出正弦波的幅值和頻率。每個(gè)脈沖的前沿時(shí)刻和后沿時(shí)刻正好是對(duì) 應(yīng)的兩個(gè)相應(yīng)三角波的下 降和上升直線與正弦曲線的交點(diǎn)時(shí)刻 ,如圖 2 所示的 A、 B 兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。 圖 17 圖 18 上圖 17 為低噪聲 5V 穩(wěn)壓電路。輸出電壓溫度系數(shù) :℃ 。 再根據(jù) LC 濾波器已確定的截止頻率 ,可計(jì)算出濾波電容 C1000uF。則由上式可得 由此可見 ,諧波次數(shù)越高 ,對(duì)應(yīng)的電源側(cè)諧波次數(shù)的分量就越小 ,并且 ,在脈動(dòng)直流電流基波角頻率不變的情況下 ,可以通過增大濾波電 感 L,濾波電容 C 來降低電源側(cè)諧波電流 (即減小輸入濾波器的諧振角效率 wr,從而減小 wr/w 的值 )。 (3)濾波電感基波壓降小 ,負(fù)載變化所引起的輸入 ,輸出電壓波動(dòng)小 。 通過上述等效 ,整個(gè)電路可等效視為下圖所示電路 圖 7 主電路等效結(jié)構(gòu)圖 在此模型中 ,對(duì)電路進(jìn)行了理想化的假設(shè) : 1 直流母線電壓 Udc 為恒定不變 的 。半橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖如下圖 圖 4 半橋式電路結(jié)構(gòu)圖 方案二 :全橋 DCAC 變換器。 (5)具有輸入欠壓保護(hù)功能 ,動(dòng)作電壓 Udth25177。要滿足負(fù)載對(duì)電源的靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求 ,一般地將電力電子變換裝置設(shè)計(jì)成一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。提高輸入功率因數(shù)具有重要意義 ,不僅可以減少對(duì)電網(wǎng)的污染 ,降低市電的無功損耗 ,起到環(huán)保和節(jié)能的效果 ,而且還能減少相應(yīng)的投資 ,提高運(yùn)行可靠性。對(duì)于共相電源 ,帶不平衡負(fù)載時(shí)相電壓失衡小。其中以第五種控制方法因?qū)崿F(xiàn)方便 ,逆變電源動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越和對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。要求。第二代逆變電源在控制上普遍采用帶輸出電壓有效值或平均值反饋的 S P W M 控制技術(shù)。 第二代逆變電源是采用自關(guān)斷器件作為逆變器的開關(guān)器件。鑒于逆變電源優(yōu)點(diǎn)很多 ,逆變電源將逐漸取代旋轉(zhuǎn)型變流機(jī)組。逆變電源技術(shù)是一門綜合性的專業(yè)技術(shù) ,逆變電源作為一種產(chǎn)生交流電的裝置 ,它具有以下優(yōu)點(diǎn) :①變頻 ,逆變電源能將市電轉(zhuǎn)換為用戶所需頻率的交流電 。它采用 MOSFET 作為功率器件 ,IR2110 作為 MOSFET 的驅(qū)動(dòng)芯片 ,并采用恒 U/F 的控制策略 。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展 ,逆變電源的應(yīng)用越來越廣泛 ,但應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)逆變電源的輸出電壓波形特性也隨之提出了越來越高的要求 ,因?yàn)殡娫吹妮敵霾ㄐ钨|(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全和可靠性指標(biāo)。該電源以 18 V直流電壓為輸入 ,通過升壓環(huán)節(jié)與 SPWM逆變環(huán)節(jié) ,得到了設(shè)定頻率與電壓的優(yōu)質(zhì)正弦交流電。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律 ,學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況 ,解決實(shí)際問題的能力 ,畢業(yè)論文設(shè)計(jì)是否完成規(guī)定任務(wù) ,達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平 ,是否同意參加答辯。 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) SPWM 波形產(chǎn)生的流程圖如圖 2 所示。直流輸入、輸出隔離型的逆變電源結(jié)構(gòu)和圖一基本相同 ,只是不再 需要 輸入端的整流電路 ,能量轉(zhuǎn)換傳遞的過程可表示為DC?AC。另外 ,現(xiàn)代越來越復(fù)雜的電子設(shè)備對(duì)電源提出了各種各樣的負(fù)載要求 ,一個(gè)特定用途的電源 ,應(yīng)當(dāng)具有特定的負(fù)載性能要求和外特性 ,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)具備安全、可靠、高效、高功率因數(shù)、低噪音的特點(diǎn) ,另外 ,無電磁干擾、無電網(wǎng)污染、省電節(jié)能也是我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真考慮的設(shè)計(jì) 要求。 地減小用電設(shè)備的體積和重量 ,節(jié)省材料在很多用電設(shè)備中 ,變壓器和電抗器在很大程度上決定了其體積和重量 ,如果我們將變壓器繞組中所加電壓的頻率大幅度提高 ,則變壓器繞組匝數(shù)與有效面積之積就會(huì)明顯減小 ,變壓器的體積和重量明顯地減小了。圖 l 所示為典型的交流輸入、輸出隔離型逆變電源主電路的基本構(gòu)成 ,從圖中可以看出 逆變電源的能量轉(zhuǎn)換過程是 :輸入的工頻交流電經(jīng)過整流電路成為直流電 ,直流電通過 逆變電路變?yōu)榻涣餍盘?hào) SPWM 波 ,其基波頻率是逆變電源的輸出頻率 ,該信號(hào)經(jīng)輸出 變壓器隔離。 3 濾波電感基波壓降小 , 負(fù)載變化所引起的輸入、輸出電壓波動(dòng)小 。正弦波與載波送入數(shù)字比較器 ,直接比較可得到脈沖寬度調(diào)制波形。與此同時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)逆變電源的輸出電壓波形特性也隨之提出了越來越高的要求 , 因?yàn)殡娫吹妮敵霾ㄐ钨|(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全和可靠性指標(biāo)。 The inverter part adopts singlechip microputer digital SPWM control mode, to reduce the harmonic as possible. Because of the use of digital technology based on single chip, makes power adjustment flexible and reliable performance, for the equipment of high performance requirements provides a high quality ac power. Key word:Singlephase invertersSPWMsinglechip 展 ,自動(dòng)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的重要性得到了廣泛的提高。 隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展 ,以 SPWM 控制方式設(shè)計(jì)的逆變電源越來越受到青睞。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展 , 逆變電源的應(yīng)用越來越廣泛 ,它橫跨電力、電子、微處理器及自動(dòng)控制等多學(xué)科領(lǐng)域 ,是目前電力電子產(chǎn)業(yè)和科研的熱點(diǎn)之一。能源的開發(fā)、資源的利用與環(huán)境保護(hù)相互協(xié)調(diào)的發(fā)展 ,是 21 世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。逆變電源出現(xiàn)于電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的 20 世紀(jì) 60 年代 ,到目前為止 ,它已經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。由于自關(guān)斷器件的使用 ,使得開關(guān)頻率得以提高 ,從而使逆變橋輸出電壓中低次諧波含量大大降低 ,因而使輸出濾波器的尺寸得以減小 ,逆變電源的動(dòng)態(tài)特性及對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)性也得以提高。負(fù)載突變時(shí)輸出電壓調(diào)整時(shí)間長。③無差拍控制 。突加或突減負(fù)載時(shí)輸出電壓的瞬態(tài)響應(yīng)特性好 。 4 數(shù)字化 現(xiàn)在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟 ,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn) :便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、提高系統(tǒng)抗干擾能力、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)、也便于自診斷 ,容錯(cuò)等技術(shù)的植入 ,同時(shí)也 為電源的并聯(lián)技術(shù)發(fā)展提供了方便。在閉環(huán)控制下 ,給定信號(hào)與反饋信號(hào)的時(shí)間差就體現(xiàn)為明顯的相位差 ,這種相位差與負(fù)載是相關(guān)的 ,這就 給控制器的設(shè)計(jì)帶來了困難。 (2)具有頻率跟蹤功能 :當(dāng) fREF 在給定范圍內(nèi)變化時(shí) ,使 uF 的頻率fFfREF,相對(duì)偏差絕對(duì)值不大于 1%。 圖 3 典型的逆變電源主電路 DCAC 變換器的方案論證和選擇 方案一 :半橋式 DCAC 變換器。半橋和全橋的開關(guān)管的耐壓都為 VDC,而半橋輸出的電壓峰值時(shí) 1/2VDC,全橋輸出電壓的峰值時(shí) VDC,所以在獲得同樣的輸出電壓的時(shí)候 ,全橋的供電電壓可以比半橋的供電電壓低一半 ,出于這點(diǎn)的考慮 ,所以采用方案二 4 逆變電源設(shè)計(jì)過程 逆變電路設(shè)計(jì) 逆變電路的設(shè)計(jì) 逆變電 源的主電路部分是一個(gè)單相全橋 SPWM 逆變器 ,其基本電路結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖 6 逆變電源主電路結(jié)構(gòu) 由于逆變器兩橋臂輸出的波形為 PWM 波形 ,因此橋式電路可等效視為電容兩端加了一個(gè)輸出單極性 SPWM 脈沖波的電壓源 Uin。則電路各元件選取如下。圖 10 單級(jí) LC 濾波器 K 次諧波等效電路電源側(cè)第 k 次諧波電流有效值相量為 : 其中 ,k 為諧波次數(shù) ,w2∏ /Ts 為脈動(dòng)電流的基波角頻率 ,亦即逆變器的開關(guān)角頻率 ,Idk 為逆變器的輸入電流的 n 次諧波有效值。電感設(shè)計(jì)首先要滿足電流上升率的要求 :