【正文】 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 重點(diǎn)問(wèn)題及解決思路首先是主電路的設(shè)計(jì)，選擇合適的電路和器件類型很重要，參數(shù)要求也要盡量達(dá)到，需要仔細(xì)計(jì)算，我會(huì)參考已有的設(shè)計(jì)互相比較選擇較好的電路。實(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)多種多樣，主要有以下幾種[59]：①重復(fù)控制；②諧波補(bǔ)償控制；③無(wú)差拍控制；④單一的電壓瞬時(shí)值控制；⑤帶電流內(nèi)環(huán)的電壓瞬時(shí)值反饋控制。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。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；④給定電壓與輸出電壓之間的相位差受負(fù)載影響較大，在三相電源中，三相輸出之間的相差不易滿足120176。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；②死區(qū)時(shí)間的存在將使S P W M 波中含有不易濾掉的低次諧波，使輸出電壓波形發(fā)生畸變；③動(dòng)態(tài)特性不好。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)。在自關(guān)斷器件當(dāng)中，IGBT以其開(kāi)關(guān)頻率高、通態(tài)壓降小、驅(qū)動(dòng)功率小、模塊的電壓電流等級(jí)高等優(yōu)點(diǎn)已成為中小功率逆變器的首選器件。由于自關(guān)斷器件不需要換流電路，因而主電路得以簡(jiǎn)化、成本降低、可靠性提高；②提高了性能。自20 世紀(jì)70 年代后期，各種自關(guān)斷器件相運(yùn)而生，它們包括可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等?？煽毓枘孀冸娫吹某霈F(xiàn)雖然可以取代旋轉(zhuǎn)型變流機(jī)組，但由于SCR 是一種沒(méi)有自關(guān)斷能力的器件，因此必須增加換流電路來(lái)強(qiáng)迫關(guān)斷SCR，但換流電路復(fù)雜、噪聲大、體積大、效率低等原因卻限制了逆變電源的進(jìn)一步發(fā)展。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。因而，研究數(shù)字化控制技術(shù)的綠色變頻電源技術(shù)，對(duì)當(dāng)今提出的“節(jié)能、高效、綠色、環(huán)?！惫I(yè)口號(hào)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。(3)穩(wěn)定性高，效率高，可靠性高；(4)低的電磁干擾；(5)智能化。早期的變頻電源，只需要其輸出電壓、頻率可調(diào)即可，然而，今天的變頻電源除這些要求外，還必須環(huán)保無(wú)污染，即綠色環(huán)保變頻電源。逆變就是對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的一種基本形式，它完成將直流電變換成交流電的功能。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。在這個(gè)世紀(jì)里，節(jié)省能源與開(kāi)發(fā)新能源，提高燃料的利用率與減少燃料產(chǎn)生的污染已成為必須要解決的重要課題。21世紀(jì)是能源與環(huán)保的世紀(jì)。相應(yīng)的應(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(lái)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)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展， 逆變電源的應(yīng)用越來(lái)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。完成畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求開(kāi)發(fā)儀器及軟件： PC機(jī)一臺(tái)、proteus或pspice仿真軟件。（6）具有輸出過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流Io(th)=(177。 （5）具有輸入欠壓保護(hù)功能，動(dòng)作電壓Ud(th)=(25177。（3）當(dāng)RS=RL=30Ω時(shí)，DCAC變換器的效率≥60%。5．畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的目標(biāo)及具體要求（1）具有最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定范圍內(nèi)變化時(shí)，使，相對(duì)偏差的絕對(duì)值不大于1%。任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目： 基于51單片機(jī)的逆變電源設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 學(xué)院(系)： 電子信息學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣 指導(dǎo)教師： 葉剛 輔導(dǎo)教師： 葉剛 時(shí) 間： 任務(wù)書(shū)目 錄長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū) I畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 II長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)教師審查意見(jiàn) III長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) IV畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定 V【摘要】 VI【Abstract】 VII1 前言 12 選題背景 2 目的和意義 2 現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r 3 發(fā)展趨勢(shì)及主要問(wèn)題 4 指導(dǎo)思想及技術(shù)要求 53 總體方案設(shè)計(jì) 6 設(shè)計(jì)思路 64 硬件部分 11 直流輸入控制電路 11 逆變電路方案論證 21 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路方案論證 24 控制流程圖 255 軟件部分 26 軟件設(shè)計(jì)思路 26 軟件設(shè)計(jì)流程框圖 28 單片機(jī)仿真圖 29 結(jié)果測(cè)試 366 總 結(jié) 37參 考 文 獻(xiàn) 37致 謝 39 附 錄1 43附 錄2 46附 錄3 47 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書(shū)學(xué)院（系） 電信學(xué)院 專業(yè) 電氣自動(dòng)化 班級(jí) 10704 學(xué)生姓名 陳慧 指導(dǎo)教師/職稱 葉剛/講師 1. 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目：基于51單片機(jī)的逆變電源設(shè)計(jì)2. 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))起止時(shí)間： 2011 年2月20 日～2011 年 6月10 日3．畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）[1] 魏偉. 正弦波逆變電源的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 電氣技術(shù), 2008,(11)．[2] 談?chuàng)P寧,朱兆優(yōu),[J]. 電子元器件應(yīng)用, 2009,(08) ．[3] 楊慶江,李曄,包西平. 一種應(yīng)用于獨(dú)立光伏系統(tǒng)的新型逆變器[J]. 太陽(yáng)能, 2007,(01) [4] 趙建武. 單相SPWM逆變電源仿真設(shè)計(jì)[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(03) .[5] 張竹,張代潤(rùn),何易桓,王超. 一種多功能逆變電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電源世界, 2009,(01) .4．畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))應(yīng)完成的主要內(nèi)容（1）通過(guò)上網(wǎng)及圖書(shū)館等途徑，查閱傳統(tǒng)逆變電源裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理，針對(duì)其存在弊端，提出自己的設(shè)計(jì)方法。（2）第一，主電路的設(shè)計(jì)；第二，控制回路的設(shè)計(jì)。（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fF=fREF，相對(duì)偏差絕對(duì)值不大于1%。（4）當(dāng)RS=RL=30Ω時(shí)，輸出電壓uo的失真度THD≤5%。) V。) A。 上機(jī)時(shí)數(shù)120學(xué)時(shí) =任務(wù)書(shū)批準(zhǔn)日期 年 月 日 教研室(系)主任(簽字) 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 年 月 日 指導(dǎo)教師(簽字) 完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名） IX長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題 目 名 稱 基于51單片機(jī)的逆變電源設(shè)計(jì) 院 （系） 電子信息學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 電氣10704 學(xué) 生 姓 名 陳慧 指 導(dǎo) 教 師 葉剛 輔 導(dǎo) 教 師 葉剛 開(kāi)題報(bào)告日期 2011年3月11日 基于51單片機(jī)的逆變電源設(shè)計(jì)學(xué)生：陳慧，電子信息學(xué)院指導(dǎo)教師：葉剛，電子信息學(xué)院一、題目來(lái)源實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 二、研究目的和意義逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進(jìn)行電能變換的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域。逆變電源技術(shù)是一門(mén)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；②變相，逆變電源能將單相交流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，也能將三相交流電轉(zhuǎn)換為單相交流電；③逆變電源能將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；④逆變電源能將低質(zhì)量的市電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電。能源的開(kāi)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)。尤其其中的逆變技術(shù)，它的作用是從市電電網(wǎng)上得到已遭污染的定壓定頻交流“粗電能”，或從蓄電池、太陽(yáng)能電池、燃料電池等得到的電能質(zhì)量比較差的直流原始電能，變換成電能質(zhì)量較高、較能滿足用戶負(fù)載對(duì)電壓和頻率要求的交流電能。隨著各行各業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展和對(duì)操作性能要求的提高，許多行業(yè)的用電設(shè)備都不是直接用交流電網(wǎng)提供的交流電作為電能源，而是通過(guò)各種形式對(duì)其進(jìn)行變換，從而得到各自所需的電能形式?，F(xiàn)代逆變技術(shù)是研究現(xiàn)代逆變電路的理論和應(yīng)用設(shè)計(jì)方法的學(xué)科，這門(mén)學(xué)科綜合了現(xiàn)代電力電子開(kāi)關(guān)器件技術(shù)、現(xiàn)代功率變換技術(shù)、模擬和數(shù)字電子技術(shù)、PWM技術(shù)、開(kāi)關(guān)電源技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)等多種實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)，已被廣泛的用于工業(yè)和民用領(lǐng)域中的各種功率變換系統(tǒng)和裝置中。因而高性能的變頻電源必須滿足:(l)高的輸入功率因數(shù)，低的輸出阻抗；(2)快速的暫態(tài)響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)精度高。由于傳統(tǒng)的變頻電源采用模擬控制技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)上述要求。三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱[1] 魏偉. 正弦波逆變電源的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 電氣技術(shù), 2008,(11)．[2] 談?chuàng)P寧,朱兆優(yōu),[J]. 電子元器件應(yīng)用, 2009,(08) ．[3] 楊慶江,李曄,包西平. 一種應(yīng)用于獨(dú)立光伏系統(tǒng)的新型逆變器[J]. 太陽(yáng)能, 2007,(01) [4] 趙建武. 單相SPWM逆變電源仿真設(shè)計(jì)[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(03) .[5] 張竹,張代潤(rùn),何易桓,王超. 一種多功能逆變電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電源世界, 2009,(01) .四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，器件的發(fā)展帶動(dòng)著逆變電源的發(fā)展。第一代逆變電源是采用晶閘管(SCR)作為逆變器的開(kāi)關(guān)器件，稱為可控硅逆變電源。第二代逆變電源是采用自關(guān)斷器件作為逆變器的開(kāi)關(guān)器件。自關(guān)斷器件在逆變器中的應(yīng)用大大提高了逆變電源的性能，逆變器采用自關(guān)斷器件的好處是：①簡(jiǎn)化了主電路。由于自關(guān)斷器件的使用，使得開(kāi)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。IGBT逆變電源已成為中小型逆變電源的主流。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S P W M 控制技術(shù)只注重如何通過(guò)恰當(dāng)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變器輸出頻譜的優(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)：①對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)性不強(qiáng)。負(fù)載突變時(shí)輸出電壓調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。要求。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)態(tài)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。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。圖 1 逆變器的主電路圖其次是開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的形成，通過(guò)深入學(xué)習(xí)其調(diào)制方法原理選擇合適的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件工具書(shū)：電力電子技術(shù)，單片機(jī)原理實(shí)用教程，網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)等。七、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排2011年02月25日—03月11日：根據(jù)指導(dǎo)老師下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，確定論文的主要內(nèi)容并寫(xiě)好開(kāi)題報(bào)告，交給指導(dǎo)老師。2011年05月25日—05月31日：根據(jù)指導(dǎo)老師的修改意見(jiàn)修改設(shè)計(jì)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)論文格式打印論文修改稿，交給指導(dǎo)老師評(píng)定。并充分準(zhǔn)備，進(jìn)行畢業(yè)答辯。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)