【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(wú)差。第二代逆變電源所采用的控制方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但由于它所采用的SPWM控制技術(shù)只注重如何通過(guò)恰當(dāng)設(shè)汁開(kāi)關(guān)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變器輸出頻潛的優(yōu)化，沒(méi)有考慮信號(hào)傳輸過(guò)程中開(kāi)關(guān)點(diǎn)的變化及負(fù)載的影響，所以存在以下缺點(diǎn)：對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)性不強(qiáng)。當(dāng)逆變電源輸出帶非線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流中的低次諧波電流將流過(guò)電源的內(nèi)阻。引起輸出電壓波形畸變；死區(qū)時(shí)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(dòng)態(tài)特性小好。負(fù)載突變時(shí)輸出電壓調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)橄到y(tǒng)中僅存在電壓平均值或有效值反饋，而沒(méi)有瞬時(shí)值反饋；給定電壓與輸出電壓之間的相位差受負(fù)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(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)，使逆變電源的性能得到提高。實(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)是針對(duì)第二代逆變電源對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)性不強(qiáng)及動(dòng)念特性不好的缺點(diǎn)提出來(lái)的，它是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(bǔ)償控制；無(wú)差拍控制；單一的電壓瞬時(shí)值控制；帶電流內(nèi)環(huán)的電壓瞬時(shí)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(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。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的車(chē)載逆變器按功率等級(jí)大致可以分為75W、100W、150W、300W、500W、800W、1000W、1500W、2000W、2500W等規(guī)格。車(chē)載逆變器的輸入為汽車(chē)點(diǎn)煙器或蓄電池，一般汽車(chē)點(diǎn)煙器10A左右的電流，故點(diǎn)煙器輸出的功率約為150W。對(duì)于功率等級(jí)小于150W的車(chē)載逆變器可以直接由點(diǎn)煙器供電，大于150W功率等級(jí)時(shí)需直接從車(chē)載蓄電池供電，否則會(huì)因過(guò)流燒毀汽車(chē)配件及保險(xiǎn)絲。隨著車(chē)上使用的電器種類(lèi)增多，對(duì)車(chē)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(chē)載逆變器已經(jīng)不能滿足人們需求，中大功率的車(chē)載逆變器是今后的發(fā)展趨勢(shì)。車(chē)載逆變器所帶的負(fù)載通常為以下幾類(lèi)：第一類(lèi)：整流性負(fù)載，如筆記本電腦、各種充電器、組合式音響、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、游戲機(jī)、影碟機(jī)、移動(dòng)DVD；第二類(lèi)：電阻性負(fù)載，如小型電熱器具，電熱杯等；第三類(lèi)：感性負(fù)載，車(chē)載冰箱、照明燈、電轉(zhuǎn)等電動(dòng)機(jī)型的電器。車(chē)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(jiǎn)單，控制方便，但方波逆變輸出電壓諧波含量高，同時(shí)帶負(fù)載能力較差且對(duì)使用電器壽命影響較大。隨著負(fù)載增大，方波中包含的三次諧波分量使負(fù)載電流容性分量增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損耗逆變器輸出濾波電容。最初采用簡(jiǎn)易的多諧振蕩器制作的車(chē)載方波逆變器，輸出功率小，帶負(fù)載能力差，已逐步被市場(chǎng)淘汰。近年來(lái)提出了準(zhǔn)正弦波逆變(即修正正弦波)，可以帶電阻和整流橋負(fù)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(jià)格適中，是當(dāng)前市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。但是準(zhǔn)正弦波其本質(zhì)是帶死區(qū)時(shí)間的方波，仍然不能滿足車(chē)載冰箱、日光燈、電風(fēng)扇等感性負(fù)載的要求。一些精密的設(shè)備和感性負(fù)載類(lèi)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(chē)載逆變器的壽命。正弦波逆變，彌補(bǔ)了方波逆變的不足，適合任何類(lèi)型的負(fù)載，但是控制相對(duì)復(fù)雜，效率較低，因此高效率正弦波車(chē)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(wèn)題 作為車(chē)載電源轉(zhuǎn)換器，針對(duì)其特定的應(yīng)用場(chǎng)合，必須具有滿足以下幾個(gè)方面的要求：1．安全可靠、效率高，特別是對(duì)于功率較大的車(chē)載逆變器，對(duì)效率的要求更加苛刻。如果發(fā)熱嚴(yán)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(fù)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(fù)載能力強(qiáng)，滿足各種常見(jiàn)的用電設(shè)備對(duì)電源的要求。3．體積小，由于汽車(chē)內(nèi)部空間有限，因此要求車(chē)載逆變器體積不能過(guò)大而影響汽車(chē)的駕駛，故再次對(duì)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(chē)的正常啟動(dòng)，各種儀表指示，確保蓄電池不能過(guò)度放電，必須設(shè)有相應(yīng)的欠壓保護(hù)；此外當(dāng)逆變器出現(xiàn)異常時(shí)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(lái)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(jiǎn)單逆變器，以有以感性的全面的認(rèn)識(shí)。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(jì)主電路設(shè)計(jì)控制電路完善電路，設(shè)計(jì)保護(hù)電路。仿真波形四、研究工作進(jìn)度 1 — 4 周：查閱資料,學(xué)習(xí)理論知識(shí),了解題目概況、工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 5 — 8 周：進(jìn)行系統(tǒng)理論分析,熟練運(yùn)用MATLAB或pspice， 9 — 12 周：系統(tǒng)各部分參數(shù)設(shè)計(jì)與仿真研究； 13— 16 周：整理仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)波形并與理論分析比較. 撰寫(xiě)論文 17— 18 周：撰寫(xiě)論文，畫(huà)A0圖，準(zhǔn)備答辯。五、主要參考文獻(xiàn) 1 陳雷，石新春．基于U3988 的單相工頻正弦逆變電源，國(guó)外電子元器件．2008，7：38~392 范玲莉，鄧焰．“基于LM25037的車(chē)載便攜式SPWM逆變器設(shè)計(jì)”，電子技術(shù)應(yīng)用，2009，43(7)：61~633 楊文通，李帥，劉志峰，張愛(ài)平，王建華．一種準(zhǔn)正弦波逆變電源的設(shè)計(jì)，現(xiàn)代制造工程．2009，11：143~1464 鄧國(guó)棟，閆英敏，李鵬程．基于U3988的車(chē)載逆變電源的研制，電氣開(kāi)關(guān)．2008，1：27~295 魏偉．正弦波逆變電源的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，電氣技術(shù)． 2008，11：5~66 鄧嘉，張輝，馬皓．基于PIC單片機(jī)車(chē)載逆變電源逆變器的研究，機(jī)電工程．2008，25(6)：88~907 鐘莉娟，田書(shū)欣，楊喜軍．輸出功率300W的12V_220VDC_DC變換器的實(shí)現(xiàn)，電氣自動(dòng)化．2010，32(2)：69~72 8 曹保國(guó)，趙芙生　小功率車(chē)載逆變電源的設(shè)計(jì)，電氣自動(dòng)化2007，29(6)：36~389 季偉．單片機(jī)控制準(zhǔn)諧振純正弦車(chē)載逆變電源研究，大連海事大學(xué)(碩士學(xué)位論文)．2007：1~410 范玲莉，鄧焰，石健將．基于LM25037的車(chē)載逆變電源設(shè)計(jì)，電力電子技術(shù)．2009，43(6)：61~6211 黃靖．基于PIC單片機(jī)的純正弦車(chē)載逆變電源設(shè)計(jì)，海峽科學(xué)．2008，8：48~4912 朱保華，張峰平．對(duì)車(chē)載逆變電源技術(shù)的研究，中國(guó)電力教育．2009： 208~20913 王樹(shù)文，紀(jì)延超，馬文川．新型單相逆變電源及其調(diào)制方式的研究，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)．2006，26(17)：62~6514 張?zhí)毂?，謝運(yùn)祥，陳兵．基于PIC16F716的數(shù)字式車(chē)載逆變電源的研究和設(shè)計(jì)，通信電源技術(shù)．2008，25(4)：11~1315 Dong Wang，Xiangning He，Rongxiang Zhao。ZVT Interleaved BoostConverters with BuiltIn Voltage Doubler and Current Auto—Balance Characteristic，Power Electronics，IEEE Transactions on Volume 23，Issue 6，Nov．2008：2847—285416 R．Chen，T．Liang，J．Chen，R．Lin，K．Tseng．Study and Implement of aCurrentfed FullBridge Boost DCDC Converter with 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(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見(jiàn)：審查結(jié)果： □ 通過(guò) □ 完善后通過(guò) □ 未通過(guò) 負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述 課題名稱(chēng)：車(chē)載逆變電源 學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)：07級(jí)應(yīng)電1班 學(xué)生姓名：張耿東 指導(dǎo)教師：楊國(guó)良 完成日期：2011/3/23 一、課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀隨著社會(huì)的發(fā)展，我們已步入了一個(gè)“移動(dòng)”的時(shí)代，移動(dòng)通訊、移動(dòng)辦公、休閑和娛樂(lè)等在我們的生活中隨處可見(jiàn)。汽車(chē)已由最初的代步工具逐漸發(fā)展到現(xiàn)在集辦公娛樂(lè)于一體的交通工具，這個(gè)“移動(dòng)的家”給人們的生活帶來(lái)了更多的樂(lè)趣。目前很多車(chē)主“車(chē)家一體化”想法日益明顯，在車(chē)上裝備DVD音響系統(tǒng)、車(chē)載冰箱、車(chē)載電視，使用手機(jī)、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(chē)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(chē)用電源轉(zhuǎn)換器。車(chē)載逆變器在國(guó)外受到了普遍的歡迎，在國(guó)外由于汽車(chē)普及率較高，將車(chē)載逆變器直接與汽車(chē)點(diǎn)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(lái)很大的便利。自從中國(guó)加入WTO，汽車(chē)普及率日益提高，車(chē)載逆變器作為移動(dòng)中使用的直流．交流電源轉(zhuǎn)換器，將會(huì)成為有車(chē)一族的必備品。同樣車(chē)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(chē)載逆變器不僅適用于車(chē)載系統(tǒng)，只要有12V直流電源的場(chǎng)合，都可以使用。例如在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的山區(qū)及游牧民族生活區(qū)，可以利用太陽(yáng)能電池板及蓄電池和充電器，再配備相應(yīng)輸入電壓等級(jí)的車(chē)載逆變器就可以組成一個(gè)獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)。白天太陽(yáng)能電池板通過(guò)充電器給蓄電池充電，將太用能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能存儲(chǔ)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(chē)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(chē)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(kāi)發(fā)一款高性能的車(chē)載逆變器具有一定的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。二、研究主要成果 車(chē)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(jiǎn)單，控制方便，但方波逆變輸出電壓諧波含量高，同時(shí)帶負(fù)載能力較差且對(duì)使用電器壽命影響較大。隨著負(fù)載增大，方波中包含的三次諧波分量使負(fù)載電流容性分量增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損耗逆變器輸出濾波電容。最初采用簡(jiǎn)易的多諧振蕩器制作的車(chē)載方波逆變器，輸出功率小，帶負(fù)載能力差，已逐步被市場(chǎng)淘汰。近年來(lái)提出了準(zhǔn)正弦波逆變(即修正正弦波)，可以帶電阻和整流橋負(fù)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(jià)格適中，是當(dāng)前市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。但是準(zhǔn)正弦波其本質(zhì)是帶死區(qū)時(shí)間的方波，仍然不能滿足車(chē)載冰箱、日光燈、電風(fēng)扇等感性負(fù)載的要求。一些精密的設(shè)備和感性負(fù)載類(lèi)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(chē)載逆變器的壽命。正弦波逆變，彌補(bǔ)了方波逆變的不足，適合任何類(lèi)型的負(fù)載，但是控制相對(duì)復(fù)雜，效率較低，因此高效率正弦波車(chē)載逆變器日益成為一種需求。同時(shí)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(shí)現(xiàn)困難且不易改進(jìn)；后者基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)SPWM，電路簡(jiǎn)單可靠，利用軟件產(chǎn)生SPWM波，減少了對(duì)硬件的要求，且靈活性較大。三、發(fā)展趨勢(shì)車(chē)載逆變器所帶的負(fù)載通常為以下幾類(lèi)：第一類(lèi)：整流性負(fù)載，如筆記本電腦、各種充電器、組合式音響、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、游戲機(jī)、影碟機(jī)、移動(dòng)DVD；第二類(lèi)：電阻性負(fù)載，如小型電熱器具，電熱杯等；第三類(lèi)：感性負(fù)載，車(chē)載冰箱、照明燈、電轉(zhuǎn)等電動(dòng)機(jī)型的電器。有些設(shè)備方波逆變不能滿足其供電要求，如車(chē)用冰箱，必須要50 Hz的正弦波才能正常工作。因此車(chē)載正弦波逆變電源成為一種趨勢(shì)，同時(shí)還要求體積小、重量輕、干擾小、大功率、可靠性高。四、存在問(wèn)題作為車(chē)載電源轉(zhuǎn)換器，針對(duì)其特定的應(yīng)用場(chǎng)合，必須具有滿足以下幾個(gè)方面的要求：1．安全可靠、效率高，特別是對(duì)于功率較大的車(chē)載逆變器，對(duì)效率的要求更加苛刻。如果發(fā)熱嚴(yán)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(fù)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(fù)載能力強(qiáng)，滿足各種常見(jiàn)的用電設(shè)備對(duì)電源的要求。3．體積小，由于汽車(chē)內(nèi)部空間有限，因此要求車(chē)載逆變器體積不能過(guò)大而影響汽車(chē)的駕駛，故再次對(duì)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(chē)的正常啟動(dòng)，各種儀表指示，確保蓄電池不能過(guò)度放電，必須設(shè)有相應(yīng)的欠壓保護(hù)；此外當(dāng)逆變器出現(xiàn)異常時(shí)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(lái)的噪聲影響了使用的舒適度。五、主要參考文獻(xiàn) 1 陳雷，石新春．基于U3988 的單相工頻正弦逆變電源，國(guó)外電子元器件．2008，7：38~392 范玲莉，鄧焰．“基于LM25037的車(chē)載便攜式SPWM逆變器設(shè)計(jì)”，電子技術(shù)應(yīng)用，2009，43(7)：61~633 楊文通，李帥，劉志峰，張愛(ài)平，王建華．一種準(zhǔn)正弦波逆變電源的設(shè)計(jì)，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(shì)，11：5~65 鄧國(guó)棟，閆英敏，李鵬程．基于U3988的車(chē)載逆變電源的研制，電氣開(kāi)關(guān)．2008，1：27~296 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