【正文】 用帶輸出電壓有效值或平均值反饋的SPWM控制技術(shù)。輸出電壓有效值或平均值反饋控制使逆變電源輸出電壓幅值穩(wěn)態(tài)無差。第二代逆變電源所采用的控制方法具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)的優(yōu)點，但由于它所采用的SPWM控制技術(shù)只注重如何通過恰當設(shè)汁開關(guān)模式來實現(xiàn)逆變器輸出頻潛的優(yōu)化，沒有考慮信號傳輸過程中開關(guān)點的變化及負載的影響，所以存在以下缺點：對非線性負載的適應(yīng)性不強。當逆變電源輸出帶非線性負載時，負載電流中的低次諧波電流將流過電源的內(nèi)阻。引起輸出電壓波形畸變；死區(qū)時間的存在將使SPWM波中含有不易濾掉的低次睹波，使輸出電壓波形發(fā)乍畸變；動態(tài)特性小好。負載突變時輸出電壓調(diào)整時間長。之所以出現(xiàn)這種情況，是因為系統(tǒng)中僅存在電壓平均值或有效值反饋，而沒有瞬時值反饋；給定電壓與輸出電壓之間的相位差受負載影響較大。在三相電源巾，三相輸出之間的相差不易滿足120176。要求。第三代逆變電源采用了實時反饋控制技術(shù)，使逆變電源的性能得到提高。實時反饋控制技術(shù)是針對第二代逆變電源對非線性負載的適應(yīng)性不強及動念特性不好的缺點提出來的，它是近十年來發(fā)展起來的新型電源控制技術(shù)，目前仍在不斷地完善和發(fā)展之中，實時反饋控制技術(shù)的采用使逆變電源的性能有了質(zhì)的飛躍。實時反饋控制技術(shù)多種多樣，主要有以下幾種：重復(fù)控制；諧波補償控制；無差拍控制；單一的電壓瞬時值控制；帶電流內(nèi)環(huán)的電壓瞬時值反饋控制。其中第五種控制方法因?qū)崿F(xiàn)方便，逆變電源動態(tài)性能優(yōu)越和對負載的適應(yīng)性強等優(yōu)點而被廣泛采用。目前市場上常見的車載逆變器按功率等級大致可以分為75W、100W、150W、300W、500W、800W、1000W、1500W、2000W、2500W等規(guī)格。車載逆變器的輸入為汽車點煙器或蓄電池，一般汽車點煙器10A左右的電流，故點煙器輸出的功率約為150W。對于功率等級小于150W的車載逆變器可以直接由點煙器供電，大于150W功率等級時需直接從車載蓄電池供電，否則會因過流燒毀汽車配件及保險絲。隨著車上使用的電器種類增多，對車載逆變器的容量提出了更高的要求，小功率150W及以下規(guī)格的車載逆變器已經(jīng)不能滿足人們需求，中大功率的車載逆變器是今后的發(fā)展趨勢。車載逆變器所帶的負載通常為以下幾類：第一類：整流性負載，如筆記本電腦、各種充電器、組合式音響、數(shù)碼相機、打印機、游戲機、影碟機、移動DVD；第二類：電阻性負載，如小型電熱器具，電熱杯等；第三類：感性負載，車載冰箱、照明燈、電轉(zhuǎn)等電動機型的電器。車載逆變器按輸出電壓波形主要可以分為兩種：方波和正弦波。方波逆變結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，但方波逆變輸出電壓諧波含量高，同時帶負載能力較差且對使用電器壽命影響較大。隨著負載增大，方波中包含的三次諧波分量使負載電流容性分量增加，嚴重時會損耗逆變器輸出濾波電容。最初采用簡易的多諧振蕩器制作的車載方波逆變器，輸出功率小，帶負載能力差，已逐步被市場淘汰。近年來提出了準正弦波逆變(即修正正弦波)，可以帶電阻和整流橋負載，滿足了日常大部分電子產(chǎn)品的要求，效率較高，最高效率約為90％，價格適中，是當前市場的主流產(chǎn)品。但是準正弦波其本質(zhì)是帶死區(qū)時間的方波，仍然不能滿足車載冰箱、日光燈、電風扇等感性負載的要求。一些精密的設(shè)備和感性負載類的電器必須要正弦波供電才能工作，否則，輕則電器設(shè)備不能正常工作，重則造成損壞用電設(shè)備或大大縮短車載逆變器的壽命。正弦波逆變，彌補了方波逆變的不足，適合任何類型的負載，但是控制相對復(fù)雜，效率較低，因此高效率正弦波車載逆變器日益成為一種需求。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 作為車載電源轉(zhuǎn)換器，針對其特定的應(yīng)用場合，必須具有滿足以下幾個方面的要求：1．安全可靠、效率高，特別是對于功率較大的車載逆變器，對效率的要求更加苛刻。如果發(fā)熱嚴重，散熱不佳，輕則影響元件的壽命，重則存在火災(zāi)的隱患；此外，蓄電池除了接逆變器外還可能直接給直流負載供電，從人身安全角度考慮，逆變器輸入輸出需要隔離。2．帶負載能力強，滿足各種常見的用電設(shè)備對電源的要求。3．體積小，由于汽車內(nèi)部空間有限，因此要求車載逆變器體積不能過大而影響汽車的駕駛，故再次對逆變器的效率提出了要求，以減小散熱器的體積。4．為了保證汽車的正常啟動，各種儀表指示，確保蓄電池不能過度放電，必須設(shè)有相應(yīng)的欠壓保護；此外當逆變器出現(xiàn)異常時能夠迅速的切斷輸出，防止因故障影響蓄電池及逆變器的壽命或火災(zāi)的發(fā)生。5．噪聲小，不能因其帶來的噪聲影響了使用的舒適度。三、研究步驟、方法及措施 制作或軟件仿真簡單逆變器，以有以感性的全面的認識。學(xué)習(xí)Pspice、Matlab、VC等軟件。熟悉常用電力電子器件及逆變器控制常用模塊設(shè)計主電路設(shè)計控制電路完善電路，設(shè)計保護電路。仿真波形四、研究工作進度 1 — 4 周：查閱資料,學(xué)習(xí)理論知識,了解題目概況、工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 5 — 8 周：進行系統(tǒng)理論分析,熟練運用MATLAB或pspice， 9 — 12 周：系統(tǒng)各部分參數(shù)設(shè)計與仿真研究； 13— 16 周：整理仿真實驗數(shù)據(jù)波形并與理論分析比較. 撰寫論文 17— 18 周：撰寫論文，畫A0圖，準備答辯。五、主要參考文獻 1 陳雷，石新春．基于U3988 的單相工頻正弦逆變電源，國外電子元器件．2008，7：38~392 范玲莉，鄧焰．“基于LM25037的車載便攜式SPWM逆變器設(shè)計”，電子技術(shù)應(yīng)用，2009，43(7)：61~633 楊文通，李帥，劉志峰，張愛平，王建華．一種準正弦波逆變電源的設(shè)計，現(xiàn)代制造工程．2009，11：143~1464 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ZeroCurrent Switchingfor HighVoltage Applications．IEEE Trans．Power Electron，v01．40，no．4，PP：1218—1224，July．2008．六、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級教學(xué)單位審核意見：審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負責人簽字：年 月 日附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述 課題名稱：車載逆變電源 學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院 年級專業(yè)：07級應(yīng)電1班 學(xué)生姓名：張耿東 指導(dǎo)教師：楊國良 完成日期：2011/3/23 一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著社會的發(fā)展，我們已步入了一個“移動”的時代，移動通訊、移動辦公、休閑和娛樂等在我們的生活中隨處可見。汽車已由最初的代步工具逐漸發(fā)展到現(xiàn)在集辦公娛樂于一體的交通工具，這個“移動的家”給人們的生活帶來了更多的樂趣。目前很多車主“車家一體化”想法日益明顯，在車上裝備DVD音響系統(tǒng)、車載冰箱、車載電視，使用手機、筆記本電腦等電子產(chǎn)品。目前常用的電器產(chǎn)品，除了可用電池或蓄電池供電的低壓直流電外，更多的需要220V的交流電供電。車載逆變器將12V或24V低壓直流轉(zhuǎn)換成220V/50Hz交流電供一般的電器使用，是一種方便的車用電源轉(zhuǎn)換器。車載逆變器在國外受到了普遍的歡迎，在國外由于汽車普及率較高，將車載逆變器直接與汽車點煙器或蓄電池連接，就可以供一般的電子產(chǎn)品使用，給人們的生活帶來很大的便利。自從中國加入WTO，汽車普及率日益提高，車載逆變器作為移動中使用的直流．交流電源轉(zhuǎn)換器，將會成為有車一族的必備品。同樣車載逆變器和家用的蓄電池及充電器，就可以組成一套平民化的家庭備用電源方案。此外，車載逆變器不僅適用于車載系統(tǒng)，只要有12V直流電源的場合，都可以使用。例如在遠離電網(wǎng)的山區(qū)及游牧民族生活區(qū)，可以利用太陽能電池板及蓄電池和充電器，再配備相應(yīng)輸入電壓等級的車載逆變器就可以組成一個獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)。白天太陽能電池板通過充電器給蓄電池充電，將太用能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能存儲在蓄電池中，晚上將蓄電池接逆變器，可以用于日常的照明、看電視等生活用電。作為車上或家庭使用的電源轉(zhuǎn)換器，其性能十分重要，不僅關(guān)系到用電電器和整車線路的安全，還關(guān)系到駕駛者和使用者的人身安全。因此，開發(fā)一款高性能的車載逆變器具有一定的實用價值和廣闊的市場前景。二、研究主要成果 車載逆變器按輸出電壓波形主要可以分為兩種：方波和正弦波。方波逆變結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，但方波逆變輸出電壓諧波含量高，同時帶負載能力較差且對使用電器壽命影響較大。隨著負載增大，方波中包含的三次諧波分量使負載電流容性分量增加，嚴重時會損耗逆變器輸出濾波電容。最初采用簡易的多諧振蕩器制作的車載方波逆變器，輸出功率小，帶負載能力差，已逐步被市場淘汰。近年來提出了準正弦波逆變(即修正正弦波)，可以帶電阻和整流橋負載，滿足了日常大部分電子產(chǎn)品的要求，效率較高，最高效率約為90％，價格適中，是當前市場的主流產(chǎn)品。但是準正弦波其本質(zhì)是帶死區(qū)時間的方波，仍然不能滿足車載冰箱、日光燈、電風扇等感性負載的要求。一些精密的設(shè)備和感性負載類的電器必須要正弦波供電才能工作，否則，輕則電器設(shè)備不能正常工作，重則造成損壞用電設(shè)備或大大縮短車載逆變器的壽命。正弦波逆變，彌補了方波逆變的不足，適合任何類型的負載，但是控制相對復(fù)雜，效率較低，因此高效率正弦波車載逆變器日益成為一種需求。同時SPWM的產(chǎn)生方法主要有模擬和數(shù)字兩種方式，前者電路復(fù)雜，實現(xiàn)困難且不易改進；后者基于單片機實現(xiàn)SPWM，電路簡單可靠，利用軟件產(chǎn)生SPWM波，減少了對硬件的要求，且靈活性較大。三、發(fā)展趨勢車載逆變器所帶的負載通常為以下幾類：第一類：整流性負載，如筆記本電腦、各種充電器、組合式音響、數(shù)碼相機、打印機、游戲機、影碟機、移動DVD；第二類：電阻性負載，如小型電熱器具，電熱杯等；第三類：感性負載，車載冰箱、照明燈、電轉(zhuǎn)等電動機型的電器。有些設(shè)備方波逆變不能滿足其供電要求，如車用冰箱，必須要50 Hz的正弦波才能正常工作。因此車載正弦波逆變電源成為一種趨勢，同時還要求體積小、重量輕、干擾小、大功率、可靠性高。四、存在問題作為車載電源轉(zhuǎn)換器，針對其特定的應(yīng)用場合，必須具有滿足以下幾個方面的要求：1．安全可靠、效率高，特別是對于功率較大的車載逆變器，對效率的要求更加苛刻。如果發(fā)熱嚴重，散熱不佳，輕則影響元件的壽命，重則存在火災(zāi)的隱患；此外，蓄電池除了接逆變器外還可能直接給直流負載供電，從人身安全角度考慮，逆變器輸入輸出需要隔離。2．帶負載能力強，滿足各種常見的用電設(shè)備對電源的要求。3．體積小，由于汽車內(nèi)部空間有限，因此要求車載逆變器體積不能過大而影響汽車的駕駛，故再次對逆變器的效率提出了要求，以減小散熱器的體積。4．為了保證汽車的正常啟動，各種儀表指示，確保蓄電池不能過度放電，必須設(shè)有相應(yīng)的欠壓保護；此外當逆變器出現(xiàn)異常時能夠迅速的切斷輸出，防止因故障影響蓄電池及逆變器的壽命或火災(zāi)的發(fā)生。5．噪聲小，不能因其帶來的噪聲影響了使用的舒適度。五、主要參考文獻 1 陳雷，石新春．基于U3988 的單相工頻正弦逆變電源，國外電子元器件．2008，7：38~392 范玲莉，鄧焰．“基于LM25037的車載便攜式SPWM逆變器設(shè)計”，電子技術(shù)應(yīng)用，2009，43(7)：61~633 楊文通，李帥，劉志峰，張愛平，王建華．一種準正弦波逆變電源的設(shè)計，現(xiàn)代制造工程．2009，11：143~1464 魏偉．正弦波逆變電源的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，11：5~65 鄧國棟，閆英敏，李鵬程．基于U3988的車載逆變電源的研制，電氣開關(guān)．2008，1：27~296 鄧嘉，張輝，馬皓．基于PIC單片機車載逆變電源逆變器的研究，機電工程．2008，25(6)：88~907