DSP逆变电源并联系统锁相环设计
摘要：提出了一种基于DSP的消除SPWM全桥逆变器直流偏磁问题的控制方案，采用TI公司的DSP芯片TMS320F240来实现。在一台400Hz6kW样机上进行了实验，实验结果表明该方案能较好地解决全桥逆变器中的直流偏磁问题。
本文引用地址：https://www.doczj.com/doc/0112226893.html,/article/264220.htm关键词：全桥逆变器;直流偏磁;正弦波脉宽调制
1引言
近年来，SPWM逆变器已经在许多交流电能调节系统中得到广泛应用，相对于半桥而言，全桥逆变器的开关电流减小了一半，因而更适合于大功率场合。在SPWM全桥逆变器中，为实现输入输出之间的电气隔离和得到合适的输出电压幅值，一般在输出端接有基频交流变压器。而在输出变压器中，由于各种原因引起的直流偏磁问题致使铁心饱和，从而加大了变压器的损耗，降低了效率，甚至会引起逆变器颠覆，严重影响了SPWM全桥逆变器的正常运行，必须采取措施加以解决。
随着高频开关器件的发展，模拟瞬时值反馈控制使SPWM逆变器获得了优良的动态响应特性和较小的谐波畸变率。但模拟控制存在着分散性大、温度漂移及器件老化等不利因素，因而给设备调试及维护造成许多困难。数字控制克服了模拟控制的上述缺点，并具有硬件简单、调试方便、可靠性高的优势，因而引起了高度的重视。本文在对SPWM全桥逆变器中输出变压器直流偏磁机理分析的基础上，提出了一种数字PI控制方案，通过采样输出变压器原方电流来调整触发脉冲宽度。该方案利用DSP芯片TMS320F240在一台全数字化6kW、400Hz中频逆变电源上得以实现，实验结果表明所提出的方案较好地抑制了输出变压器的直流偏磁。
2直流偏磁
DSP控制的SPWM全桥逆变器如图1所示。直流偏磁是指由于输出变压器原边电压正负波形不对称，引起变压器铁心工作磁滞回线中心点偏离零点，从而造成磁工作状态不对称的现象。变压器工作时，磁感应强度B的变化率为
B=dt(1)
励磁电流Iμ的变化率为Iμ=dt(2)
图1DSP控制的SPWM全桥逆变器
图2无直流偏磁时波形图
(a)SPWM波形(b)磁感应强度B
(a)SPWM波形(b)磁感应强度B
图3有正直流偏磁时波形图
式中：U1——变压器原边电压;
N1——变压器原边绕组匝数;
Ae——变压器铁心截面积;
Lo——变压器铁心磁路长度;
μ0——空气磁导率;
μr——变压器铁心相对磁导率。
如图2所示，在SPWM全桥逆变器中，若输出变压器原边电压正负半周波形对称，正负半波伏秒积相等，铁心磁工作点将以原点为中心沿着磁滞回线对称地往复运动。反之，若输出变压器原边电压正负波形不对称，正负半波伏秒积不等，则使正负半波磁感应强度幅值不同，磁工作区域将偏向第一或第三象限，即形成直流偏磁如图3所示。
造成原边电压正负波形不对称的原因，主要有以下几个方面：
1)由于主电路中功率开关管导通时饱和压降不同，使得加在变压器原边的电压正负波形幅值不等;
2)由于控制系统中正弦调制波或三角载波存在直流分量;或是由于四路脉冲分配及死区形成电路不对称;或是由于采用波形校正技术来对脉宽进行动态调节;或是由于主电路中功率开关管关断时的存储时间不一致;使得加在变压器原边的电压正负波形脉宽不等;3)由于SPWM逆变器在短路保护或关机时采用驱动脉冲瞬时封锁法，工作周期不完整，导致变压器铁心的剩磁过高，使得变压器铁心的磁工作区域偏离零点。
由上述分析可知，在SPWM全桥逆变器中必然存在着直流偏磁。如前所述，直流偏磁会导致铁心饱和，不仅加大了变压器的损耗，降低了效率，增大了噪声;而且使两路功率开关管中的电流不平衡，降低了管子的有效利用率。如果偏磁继
续积累，铁心进入深度饱和，磁工作点进入非线性区，变压器铁心相对导磁率μr 将迅速减小。由式(2)可见，这将导致励磁电流Iμ迅速增大，甚至会引起逆变颠覆，使功率开关管因过流而损坏，严重影响了SPWM全桥逆变器的正常运行，因此必须采取措施加以解决。
为解决SPWM全桥逆变器中存在的直流偏磁问题，一般可采取如下措施：
1)变压器铁心加气隙，增加铁心的磁阻，提高变压器抗直流偏磁的能力;磁通密度按单相工作状态选取，但这样却降低了铁心的利用率，增大了变压器的体积和重量。
2)变压器原边绕组串接一个无极性隔直电容，这种方案一般仅适合于小功率逆变电源，而不适合于中大功率逆变电源。这一方面是因为无极性电容耐压和容量的限制，需要大量的电容进行串并联，从而大大增加了成本、体积和重量;另一方面是因为主电路中串入隔直电容，降低了功率传递效率，影响了逆变器的动态特性。
3)选择饱和压降和存储时间特性一致的功率开关管用于SPWM全桥逆变器，减小控制电路的脉宽失真和驱动延时。
4)在动态情况下限制控制信号的最大变化率，使正负半波尽量对称，但这样却降低了逆变器的动态响应速度。
5)逆变器采用软启动和软关机技术，使变压器
控制技术
图4抗直流偏磁数字PI控制器
剩磁很小，防止开机时产生瞬态饱和。此外，一些资料也提出了一些抗直流偏磁的控制方案，如文献[1]提出的逐脉冲电流检测法，文献[2]提出的电流型PWM控制法，文献[3]提出的采样保持法，文献[4]提出的双环控制法等等，但这些方法均只适用于DC/AC/DC变换器中的逆变器部分。文献[5]提出的静态补偿和适时补偿法较好地解决了SPWM全桥逆变器中存在的直流偏磁问题，但却属于模拟控制。本文通过采样输出变压器原边电流，通过数字PI控制器来调整触发脉冲宽度，较好地解决了全数字化SPWM逆变电源中存在的直流偏磁问题。
3数字PI抗直流偏磁
在SPWM全桥逆变器中，输出变压器的原边电流为折算到原边的副边电流与原边的励磁电流之和。如上所述，当发生直流偏磁时，在第一或第三象限，变压器铁心相对导磁率μr迅速减小，某一方向的励磁电流Iμ以指数规律迅速增大，导致输出变压器原边电流的直流分量也迅速增大。因此，SPWM全桥逆变器的直流偏磁问题，可归结为输出变压器原边电流的直流分量的产生和迅速增长的问
题。如果能将原边电流的直流分量迅速检测出来，并加以控制使之减小，就可以解决直流偏磁问题，使SPWM全桥逆变器正常运行。
在输出变压器中，励磁电流一般仅占原边电流的2%，因此原边电流直流分量的检测必须首先滤除励磁电流中的基波及高频成分，然后再将剩下的直流分量放大后用于控制。励磁电流中直流分量的提取有硬件提取和软件提取两种方法。硬件提取可先经有源滤波，再通过A/D口读入直流量实现;软件提取则通过原边电流瞬时双极性A/D采样并通过一定的滤波算法来实现。
图4给出了SPWM全桥逆变器抗直流偏磁数字PI控制器的原理框图。对控制器而言，要求原边电流直流分量以最小误差收敛到零，并满足一定的动态指标。
数字PI控制器使误差Ie(K)为一个很小的值，误差Ie(K)定义为Ie(K)=0-i1dc(K)(3)
式中：i1dc(K)为所提取的原边电流直流分量。
数字PI控制器根据i1dc(K)来产生所要求的控制量
u(z)=KpIe(z)+Ie(z)(4)
采用增量式PI控制算法，其增量表达式为：
u(K)=u(K-1)+Δu(K)(5)
Δu(K)=Kp[Ie(K)+Ie(K-1)]+KIIe(K)(6)
数字PI控制器在过去几十年里得到了广泛的应用，其实现简单直观、鲁棒性好、可靠性高，在一定的运行范围内可以获得较为满意的控制效果。在本文中，采样输出变压器原边电流用于反馈，通过数字PI控制器得出的控制量可用于对SPWM驱动脉宽进行修正，以减小原边电流中的直流分量，把变压器的直流偏磁限制在较小的范围之内。
此外，在程序中也采用软启动技术，使变压器剩磁很小，防止开机时产生瞬态饱和。为防止驱动脉冲过窄而丢失造成直流偏磁，对SPWM驱动波形的最小占空比进行了限制。为避免空载-满载或满载-空载等动态过程中，励磁电流急剧增大而烧毁功率开关管，程序中还采用了直流母线电流滞环封锁技术：当直流母线电流超过滞环上限值时，则封锁相应驱动脉冲，直到电流减小到滞环下限值时，再开放控制脉冲，从而避免逆变颠覆，有效地保护了开关管。
4物理实现和实验结果
本文采用德州仪器公司(TI)提供的DSP芯片TMS320F240来实现SPWM 全桥逆变器的数字控制。TMS320F240具有许多优良的特性，诸如采用先进的
哈佛型结构、50ns指令周期时间、16×16位硬件乘法器、32位算术逻辑单元、544字×16位片内RAM、16k字×16位片内FLASHROM及224k字×16位存储器地址范围。为适用于功率变换器领域，TMS320F240还集成了先进的外围设备，包括含12路PWM通道的事件管理器模块、双10位A/D转换模块、基于锁相环的时钟模块、看门狗定时器、串行通信
DSP控制SPWM全桥逆变器直流偏磁的研究
(a)驱动波形(b)uab波形
(a)i1波形(b)uo波形
图5实验波形
接口、串行外设接口、6种外部中断和28个独立编程多路复用I/O引脚。
本文介绍的数字PI抗直流偏磁方案已在一台直流175～320V输入，交流400Hz、230V、6kW输出的××艇中频逆变电源中得到应用。为简化驱动电路的设计，提高可靠性，主电路采用三菱公司的IPM模块PM200DSA120。为降低开关损耗，此模块开关频率为10kHz。为消除高频噪声，减小滤波电路的体积和重量，采用单极倍频技术使输出变压器原边的SPWM波形的最低次谐波为20kHz。逆变器满载时的实验波形图5所示，其中图5(a)为S1和S3的驱动波形，图5(b)为逆变桥臂输出电压uab的波形，图5(c)为逆变器原边电流i1波形，图5(d)为逆变器输出电压uo的波形。
5结语
在对SPWM全桥逆变器中输出变压器直流偏磁机理分析的基础上，提出了
一种数字PI控制方案，通过采样输出变压器原边电流，并提取其直流分量来调整触发脉冲宽度。该方案采用DSP芯片TMS320F240，在一台全数字化6kW、400Hz中频逆变电源上得以实现，实验结果表明所提出的方案在很大程度上减小了偏磁所引起的噪声，较好地解决了输出变压器的直流偏磁问题。
0 引言 随着能源消费的增长、日益恶化的生态环境和人类环保意识的提高，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的绿色新能源，一种未来常规能源的替代品，尤其受到人们的重视。太阳能的直接应用主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种形式，光电转换（即光伏技术）是最有发展前途的一种。 1 系统的工作原理及其电路设计 光伏系统的总体框图如图1所示。 图1 系统的总体框图 由图1可知，整个系统包含充电和逆变两个主要环节。太阳电池是本系统赖以工作的基础，它的效率直接决定系统的效率。 1.1 充电控制部分 1.1.1 太阳电池的工作特性 太阳电池作为光伏系统的基础，其工作特性，包括工作电压和电流与日照、太阳电池温度等有着密切的关系，图2、图3分别给出了太阳电池温度在25℃时，工作电压、电流和日照的关系曲线及太阳电池的输出功率和日照（S）、U之间的曲线。 从图2可以看出，曲线上任一点处的功率为P=UI，其值除和U、I有关外，还与日照（S）、太阳电池温度等有关。由图3进一步可知，由于太阳电池的工作效率等于输出功率与投射到太阳电池面积上的功率之比，为了提高本系统的工作效率，必须尽可能地使太阳电池工作在最大功率点处，这样就可以以功率尽可能小的太阳电池获得最多的功率输出。在图2和图3中，A、B、C、D、E点分别对应不同日照时的最大功率点。
图2 工作电压、电流和日照关系曲线 图3 输出功率和日照关系曲线 1.1.2 太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT） 由图1可知，系统首先采用太阳电池阵列对蓄电池进行充电，以化学能的形式将太阳能储存在蓄电池中。在这个过程中，通常采用自寻最优控制方式使太阳电池在最大功率点处工作。整个控制过程可以分解成两个阶段进行： 1）确定出太阳电池工作在最大功率点时的输出电压值Uref； 2）改变太阳电池对蓄电池的充电电流使太阳电池的输出电压稳定在Uref。 这两个阶段是由控制电路通过检测太阳电池的输出电压和电流，采用逐次比较法来实现的。 1.2 逆变器设计 1.2.1 逆变电路设计 正弦波逆变环节采用单相全桥电路，用IGBT作逆变电路的功率器件。IGBT 是电压控制型器件，它集功率MOSFET和双极型晶体管的优点于一体，具有驱动电路简单、电压和电流容量大、工作频率高、开关损耗低、安全工作区大、工作可
逆变电源设计与总结报告 2013年5月6日星期一
目录 一、方案论证与比较 (1) 1、总体方案的比较 (1) 2、隔离型DC-DC电路方案 (2) 3、高频变压器后级整流方案 (3) 4、SPWM波产生方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.高频变压器参数设计 (3) 2.LC低通滤波参数设计 (4) 三、电路与程序设计 (5) 1.推挽式隔离型直流变换电路 (5) 2.逆变电路 (7) 3.保护电路 (7) 4.辅助电源 (8) 5.SPWM产生程序 (8) 四、测试结果及分析 (9) 1.测试方法与测试条件 (9) 2.主要测试结果 (9) 元件参数根据计算可知，L=4.7UH,C=2.2UF.仿真波形如图11所示。 (10) 五、设计总结 (10)
摘要 本设计实现了一种基于的高频链逆变电源。系统由输入欠压保护、推挽升压、全桥逆变、SPWM波产生、低通滤波、输出过流保护、辅助电源等电路组成。12V 的直流电通过推挽式变换逆变为高频方波，经高频变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压。前级DC-DC变换采用SG3525驱动MOSFET得到高压直流电，然后通过产生的SPWM驱动全桥电路，再经低通滤波得到220V的工频正弦交流电。采用反激式开关电源升压再经稳压芯片稳压供电很好的实现隔离，并且具有输入欠压保护和输出过流保护，输出功率可达100W。该电源体积小、效率高、输出电压稳定，非常适用于车载逆变器。 关键词：推挽升压全桥逆变滤波反激式
Abstract This design implements a Cortex M3 based on the high-frequency link inverter power supply.System consists of input undervoltage protection, push-pull boost, full-bridge inverter, SPWM wave generator, low pass filtering, output over-current protection, auxiliary power and other circuit.12V direct current through the push-pull inverter is a high frequency square wave transform, the high-frequency step-up transformer, then rectified and filtered to get a stable DC voltage of about 320V.Former level DC-DC conversion by using SG3525 drive MOSFET high voltage DC and then generate the SPWM drive M3 full bridge circuit, and then low-pass filter obtained by the frequency sinusoidal AC 220V.With a flyback switching power supply step-up regulator chip re-powering through the realization of good isolation, and with input voltage protection and output over-current protection, output power up to 100W.The power, small size, high efficiency, output voltage stability, ideal for automotive inverter. Key words: push-pull boost full-bridge inverter flyback M3 概述 逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置，是太阳能、风力发电中一个重要部件。随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，逆变技术也从通过直流电动机——交流发电机的旋转方式逆变技术，发展到二十世纪六、七十年代的晶闸管逆变技术，而二十一世纪的逆变技术多数采用了MOSFET、IGBT、GTO、IGCT、MCT 等多种先进且易于控制的功率器件，控制电路也从模拟集成电路发展到单片机控制甚至采用数字信号处理器（DSP）控制。各种现代控制理论如自适应控制、自学习控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制理论和算法也大量应用于逆变领域。其应用领域也达到了前所未有的广阔，从毫瓦级的液晶背光板逆变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站；从日常生活的变频空调、变频冰箱到航空领域的机载设备；从使用常规化石能源的火力发电设备到使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少不了逆变电源。毋须怀疑，随着计算机技术和各种新型功率器件的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优越的方向发展。 一、方案论证与比较 1、总体方案的比较 方案一：如图1所示，12V的直流电经过DC-AC逆变成10V/50HZ交流电，再经工频变压器升压到220V.
（N+X）热插拔模块并联 逆变电源系统 技 术 手 册
非常感谢您选用我司产品，请在安装及使用前务必认真阅读本手册。 重要的安全预防信息 在您安装前或操作本逆变电源系统时，务必牢记下列安全措施，避免发生火灾、电击或其它人身伤害的可能性。 1、阅读并理解本技术手册的全部内容。 2、遵从产品及附带的印刷品中标注的警告事项及说明。 3、本产品仅能用于一般商业/工业用途，不能用来给生命支持设备或其它 标明为“危急”的设备提供电源。设备铭牌上标识了最大负载，实际 运行中不能超过该最大负载量。 4、本逆变器静态旁路输入端应采用有良好接地的220V 50Hz的交流电，本 设备的安装须由专业人员安装。安装人员必须根据技术标准和当地电 气规范，对用户方的电缆、断路器、负载进行评估，核实输入、输出 和接地连接正确。 5、当操作说明与安全信息发生冲突时，请遵从安全信息，请注意您是否 误解了操作说明的内容！ 如果您不能断定问题所在，请向销售商或制造商寻求帮助。 6、产品重量和体积较大，搬动过程避免摔跌、碰撞。 7、注意不要将产品靠近或放在发热体、取暖器、空调器或排气管道上。 8、本系统必须安装在牢固的水平面上，所有连接要牢固，并能防止老鼠 等动物的破坏。 9、请将本设备置于温度为0～40℃的室内环境下工作，安装地请远离水 蒸气和其它液体物质，远离易燃、易爆物质。 10、请不要让本系统超载工作，避免火灾及电击事故发生。 11、设备从寒冷搬到室温环境中时，请仔细检查机器表面有无露水凝结， 不要马上开机使用，保证启动前消除所有水分。
12、清洁本设备前，应关闭本设备并断电。清洁工具只能使用柔软的干布， 不要采用液体或气雾洁具。 13、注意保持本设备的前后通风口通风良好，不能有任何物体阻塞通风口 和其它开口。 14、为避免发生电击事故，不要随意拆卸本产品。需要维修时，请寻求有 资格的专业技术人员帮助。 15、请保存好本手册。
DSP逆变电源并联系统锁相环设计 摘要：提出了一种基于DSP的消除SPWM全桥逆变器直流偏磁问题的控制方案，采用TI公司的DSP芯片TMS320F240来实现。在一台400Hz6kW样机上进行了实验，实验结果表明该方案能较好地解决全桥逆变器中的直流偏磁问题。 本文引用地址：https://www.doczj.com/doc/0112226893.html,/article/264220.htm关键词：全桥逆变器;直流偏磁;正弦波脉宽调制 1引言 近年来，SPWM逆变器已经在许多交流电能调节系统中得到广泛应用，相对于半桥而言，全桥逆变器的开关电流减小了一半，因而更适合于大功率场合。在SPWM全桥逆变器中，为实现输入输出之间的电气隔离和得到合适的输出电压幅值，一般在输出端接有基频交流变压器。而在输出变压器中，由于各种原因引起的直流偏磁问题致使铁心饱和，从而加大了变压器的损耗，降低了效率，甚至会引起逆变器颠覆，严重影响了SPWM全桥逆变器的正常运行，必须采取措施加以解决。 随着高频开关器件的发展，模拟瞬时值反馈控制使SPWM逆变器获得了优良的动态响应特性和较小的谐波畸变率。但模拟控制存在着分散性大、温度漂移及器件老化等不利因素，因而给设备调试及维护造成许多困难。数字控制克服了模拟控制的上述缺点，并具有硬件简单、调试方便、可靠性高的优势，因而引起了高度的重视。本文在对SPWM全桥逆变器中输出变压器直流偏磁机理分析的基础上，提出了一种数字PI控制方案，通过采样输出变压器原方电流来调整触发脉冲宽度。该方案利用DSP芯片TMS320F240在一台全数字化6kW、400Hz中频逆变电源上得以实现，实验结果表明所提出的方案较好地抑制了输出变压器的直流偏磁。 2直流偏磁 DSP控制的SPWM全桥逆变器如图1所示。直流偏磁是指由于输出变压器原边电压正负波形不对称，引起变压器铁心工作磁滞回线中心点偏离零点，从而造成磁工作状态不对称的现象。变压器工作时，磁感应强度B的变化率为
浅谈光伏发电系统用逆变器的基本知识 逆变器的概念 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。 现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一门科学技术。它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制（ＰＷＭ）技术等学科基础之上的一门实用技术。它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电路和逆变控制技术３大部分。 逆变器的分类 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 １．按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ；高频逆变器的频率一般为十几ｋＨｚ到ＭＨｚ。 ２．按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。３．按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 ４．按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 ５．按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆
变器和“全控制”逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（ＩＧＢＴ）等均属于这一类。 ６．按直流电源分，可分为电压源型逆变器（ＶＳＩ）和电流源型逆变器（ＣＳＩ）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 ７．按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。 ８．按逆变器控制方式分，可分为调频式（ＰＦＭ）逆变器和调脉宽式（ＰＷＭ）逆变器。 ９．按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。 １０．按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 逆变器的基本结构 逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能 逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。 该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断，需要一定的驱动脉冲，这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。产生和调节脉冲的电路。通常称为控制电路或控制回路。逆变装置的基本结构，除上述的逆变电路和控制电路外，还有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等，如图２所示。 逆变器的工作原理。
本科电力电子技术课程设计说明书 题目：基于SG3524芯片的逆变电源设计 与MATLAB仿真 (控制电路） 学院：机电工程学院 专业：农业电气化与自动化 姓名：王德昭 学号：1 指导教师：洪宝棣 职称：副教授
设计完成日期：二Ο一五年一月 电力电子简介 (4) 课设的目的 (4) 课程设计要求 (4) 课程设计的主要内容与技术参数 (5) 二、单相电压型逆变电路 (7) 全桥逆变电路 (7) 三、器件的选择 (8) 内部结构图 SG3524引脚功能 SG3524引脚图 四、控制电路 (10) 五、心得体会 10
一、前言 电力电子简介 电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率恐控制的电子技术。电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段，是当代高兴技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。电力电子器件是电力电子技术发展的基础。正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。而二十时间九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。 课设的目的 1）通过对单相桥式PWM逆变电路的设计，掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，综合运用所学知识，进行单项桥式全控整流电路和系统设计的能力。 2）了解与熟悉单相桥式PWM逆变电路的控制方法。 3）理解和掌握单相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路、保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。 课程设计要求 1、输入直流电源：24V±10%； 2、输出交流电压：220V±10%； 3、控制电路芯片为SG3524；
逆变电源广泛运用于各类：电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。 在电路中将直流电转换为交流电的过程称之为逆变，这种转换通常通过逆变电源来实现。这就涉及到在逆变过程中的控制算法问题。 只有掌握了逆变电源的控制算法，才能真正意义上的掌握逆变电源的原理和运行方式，从而方便设计。在本篇文章当中，将对逆变电源的控制算法进行总结，帮助大家进一步掌握逆变电源的相关知识。 逆变电源的算法主要有以下几种。 数字PID控制 PID控制是一种具有几十年应用经验的控制算法，控制算法简单，参数易于整定，设计过程中不过分依赖系统参数，鲁棒性好，可靠性高，是目前应用最广泛、最成熟的一种控制技术。它在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到了广泛的应用。将其数字化以后，它克服了模拟PID控制器的许多不足和缺点，可以方便调整PID参数，具有很大的灵活性和适应性。与其它控制方法相比，数字PID具有以下优点： PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果。 PID控制在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参数的变化对控制效果影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性。 PID算法简单明了，便于单片机或DSP实现。 采用数字PID控制算法的局限性有两个方面。一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度；另一方面，采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。 状态反馈控制 状态反馈控制可以任意配置闭环控制系统的极点，实现了逆变电源控制系统极点的优化配置，有利于改善系统输出的动态品质，具有良好的瞬态响应和较低的谐波畸变率。但在建立逆变器的状态模型时将负载的动态特性考虑在内，因此状态反馈控制只能针对空载和已知的负载进行建模。由于状态反馈控制对系统模型参数的依赖性很强，使得系统的参数在发生变化时易导致稳态误差的出现和以及动态特性的改变。例如对于非线性的整流负载，其控制效果就不是很理想。 重复控制
提高多台逆变器并网系统稳定性的原理分析 摘要：多台逆变器并联时，由于分布式系统电网阻抗变化及多台逆变器并联相 互耦合的影响，在实际过程中易出现系统不稳定问题。本文从并网逆变器拓扑结 构出发，通过分析得到当逆变器参数一致时，多台逆变器可等效为一台电网阻抗 增大N倍的逆变器，并建立了多逆变器并网系统的简化数学模型。同时，从原理 上提出了一种在PCC点接入RC等效电路提高多台逆变器并网系统稳定性的策略。 关键词：并网逆变器；多机并联；系统谐振，稳定性 引言 当今世界，以风能、太阳能为代表的可再生能源，正受到人们日益广泛的重视。基于可再生能源的分布式并网发电是可再生能源利用的主要方式之一。在分 布式并网发电系统中，逆变器作为分布式源与电网的接口装置，起着将来自分布 式源的电能转化为交流形式向电网输送的重要作用。 在光伏电厂或风电场中，常用单台或多台逆变器两种并网方式。由于实际向 电网传输的能量很大，相对于单台逆变器并网，利用多台逆变器进行能量输送的 优势在于：第一、可以用来灵活地扩大逆变器组的容量；第二、可以组成并联冗 余系统以提高运行可靠性；第三、具有极高的系统可维护性，在单逆变器出现故 障时，可以很方便的进行热插拔更换或维修。所以，多台逆变器并联并网在实际 光伏或风电并网中被广泛采用。 然而，由于分布式系统电网阻抗变化及多台逆变器并联相互耦合的影响，在 多机并网实际过程中易出现系统不稳定问题。目前逆变器并联技术在国外的发展 已有相当一段时间，世界上许多国家和大型逆变器制造公司在并网逆变器的并联 控制技术方面进行了大量的研究，但仍存在许多不足之处。因此，提高并网逆变 器并联系统的稳定性研究具有很大的实际意义。 一．单相LCL型并网逆变器建模 LCL型并网逆变器是常用的并网逆变器。为研究LCL型并网逆变器多机并联系统特性，首先需要确定单台并网逆变器的基本结构。图1为常用的单相LCL型并 网逆变器基本结构及控制图。Vin为输入直流母线电压；Zg为电网阻抗；Gi1为并网电流调节器；Hi2为并网电流反馈系数； Hi1为电容电流反馈系数，电容电流 反馈实现对LCL型滤波器谐振峰的有源阻尼；检测PCC处电压vg'过零进行锁相。这里，采用PI调节器对并网电流进行调节。 图1 单相LCL型并网逆变器结构及控制图 由于并网逆变器以输出电流作为控制对象，因而可利用诺顿等效原理将图1 进行诺顿等效。等效后的电路如图2所示，原并网逆变器转变为电流源并联阻抗 的形式。其中iout为逆变器的等效电流源，Zout为逆变器的等效阻抗。 图2 单台逆变器诺顿等效电路 二．多台逆变器并联并网建模 多台LCL型并网逆变器并联的拓扑结构如图3(a)所示，ig为总并网电流。对 于这种情况，直接对系统进行建模分析十分困难，所以首先需要对系统模型进行 进一步抽象和简化。从上一节可知，由于每台LCL型并网逆变器采用输出并网电 流闭环控制，所以可以采用诺顿等效模型对系统中每台逆变器进行等效变换，即
浙江大学 硕士学位论文 逆变器模块并联技术的研究 姓名：马小林 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动指导教师：马皓 20040301
浙江大学颂｝。学位论文摘要 摘要 当前，交流电源供电方式止在由集ｔ｛?式向分布式、全功能式发展，而后者的核心就是模块的并联技术。由丁‘逆变器并联较能体现交流电源并联的特点，因而本文集中研究逆变器模块的并联技术。 逆变器的剪联策略有很多，但主要分成两类：有连线并联和无连线并联。本文首先集中分析ｒ各种并联技术的特点，指出这两种并联方式的发展趋势，并最终采片ｊ无连线并联方案进行研究。 逆变器性能的优劣将直接影响逆变器的并联性能。囚而本文用了一章的篇幅米介绍逆变器的设计，主要包括逆变器的数学建模、输出滤波器的设计和控制器参数的设计，最后ＪＨＭＡＴＬＡＢ进行仿真，结果表明参数设计基本合理。 无连线并联的性能关键在于调功的实现，这包括两个部分：功率的获取和功率的调节。为准确计算出功率，先对功率基本理论进行详细分析，得出相关计算公式。而在功率的调节中，ＰＱ的调节系数将直接影响调节的精度和动态响应，论文中专ｆＪ论述了调节系数的取值闸题。 根据目标要求，提出设计方案，并用仿真论证了方案的可行性。由于方案的算法是采用ＤＳＰ实现，文中先探讨了有关ＤＳＰ实现时应注意的问题，而后给出了具体算法的程序化流程剀。 用两台逆变器组成逆变器并联系统，来验证方案的可行性。结果表明，该方案能较好地适用于线性负载；而对非线性负载，两逆变器间存在着一定的负载，Ｆ均衡性。为解决前线性负载的不均衡性，提出了基于电流分解的无连线并联方案并进行了仿真，结果表明，它能较好地解决非线性负载的均流问题，但尚须实验进一步进行验证。 关键词：逆变器；无连线并联；有连线并联；ＰＱ调节；环流；电流分解
https://www.doczj.com/doc/0112226893.html,/ 逆变电源广泛运用于各类：电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。 在电路中将直流电转换为交流电的过程称之为逆变，这种转换通常通过逆变电源来实现。这就涉及到在逆变过程中的控制算法问题。 只有掌握了逆变电源的控制算法，才能真正意义上的掌握逆变电源的原理和运行方式，从而方便设计。在本篇文章当中，将对逆变电源的控制算法进行总结，帮助大家进一步掌握逆变电源的相关知识。 逆变电源的算法主要有以下几种。 数字PID控制 PID控制是一种具有几十年应用经验的控制算法，控制算法简单，参数易于整定，设计过程中不过分依赖系统参数，可靠性高，是目前应用最广泛、最成熟的一种控制技术。它在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到了广泛的应用。将其数字化以后，它克服了模拟PID控制器的许多不足和缺点，可以方便调整PID参数，具有很大的灵活性和适应性。与其它控制方法相比，数字PID具有以下优点：
https://www.doczj.com/doc/0112226893.html,/ PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果。 PID控制在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参数的变化对控制效果影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性。 PID算法简单明了，便于单片机或DSP实现。 采用数字PID控制算法的局限性有两个方面。一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度；另一方面，采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。 状态反馈控制 状态反馈控制可以任意配置闭环控制系统的极点，实现了逆变电源控制系统极点的优化配置，有利于改善系统输出的动态品质，具有良好的瞬态响应和较低的谐波畸变率。但在建立逆变器的状态模型时将负载的动态特性考虑在内，因此状态反馈控制只能针对空载和已知的负载进行建模。由于状态反馈控制对系统模型参数的依赖性很强，使得系统的参数在发生变化时易导致稳态误差的出现和以及动态特性的改变。例如对于非线性的整流负载，其控制效果就不是很理想。
并联逆变inverter系统各功能模块介绍 1、并联逆变模块 SWI系列升级版并联逆变电源及其系列产品是按照国家有关逆变电源的标准，针对我国具体情况设计、制造的电源设备。设备内部电路拓朴结构采用全高频数字化、智能软件控制，结合相应的硬件电路，反馈响应速度及过流、短路保护速度快速准确，有效地保护末级功率器件，使整机可靠性大为提高。 设备采用了无主从、自主均流并联方式的数字相位同步锁定技术，可以在不断开负载的情况下通过热插拔增加或减少并机模块，实现（N+X）并联冗余，当某一模块发生故障时，可自动退出并机系统，并发出故障告警信息。 本设备标准使用为多模块并联使用，也可单机使用。 3K V A(2U)逆变模块原理介绍 A ）3KVA(2U)逆变模块原理框图: 图-1 3KVA(2U)逆变模块原理图 B ）工作原理 直流电源提供的电压经保险丝、继电器、滤波器加到高频升压部分，将48V直流提升至400V直流，以满足逆变功率器件的工作要求。高频逆变部分将400V直流变换为220V、50HZ的交流电，经滤波后 通过继电器到输出端。控制器控制输入及输出继电器的通断，(当设备内部或外围出现故障时，继电器 断开，正常时闭合。)同时调节控制高频升压及高频逆变的工作状态及输出。滤波器将设备内部的高频 成份滤出，使之与输入、输出端隔离，不影响与其联接的其它外部设备。 C )、3KVA(2U)模块外型示意图 a）逆变器模块正面示意图，如图2
1、逆变器工作指示灯（绿） 2、逆变器负载指示灯 3、逆变器故障指示灯（红） 4、OFF按钮 5、ON按钮 图-2 3KVA（19″2U）逆变模块正面示意 b）逆变模块背面示意图 1、 功率接插件 2、保险 3、CAN总线接口（DB15） 4、模块输出火线 5、地线 6、模块输出零线 7、DC（-）输入 8、DC（+）输入 图-3 3KVA逆变模块后侧及接口示意图 2、并联系统静态旁路模块（选配件） 静态旁路模块单元原理图，见图4： 图-4 静态旁路模块原理图 静态旁路单元用来选择市电 / 逆变电源系统的输出转换。 有两种工作模式可以选择：一种是逆变电源系统为在线运行，市电作备用；另一种是交流市电作为运行电源，逆变电源系统作备用。无论哪一种工作模式，逆变电源系统都随时跟踪 / 锁定在市电的相位频率上，一旦运行中的电源发生故障，立即切换到备用电源上。 由于采用了由微控制器控制的快速跟踪 / 切换的静态旁路开关，所以本系统在旁路转换期间不会让计算机系统复位。 本逆变系统输出的零线是与市电零线一起连接到负载零线上的。火线则分别通过电子开关（双向可控硅）JK1、JK2切换到负载的火线上。当系统上电时，控制单元分别侦测市电及逆变系统输出的相位，并通过
串联逆变器和并联逆变器的差别，源于它们所用的振荡电路不同，前者是用L、R和C串联，后者是L、R和C并联。 1、串联逆变器的负载电路呈现低阻抗，要求电压源供电，直流电源末端，必须并接大的滤波电容器。当逆变失败时，浪涌电流大，保护困难。 并联逆变器的负载电路呈现高阻抗，要求由电流源供电，需在直流电源末端串接大电抗器。但在逆变失败时，由于大电感的限流作用，冲击不大，较易保护。 2、串联逆变器输出电压为矩形波，输出电流近似正弦波，换流是在晶闸管上电流过零以后进行，因而电流总是超前电压 并联逆变器输出电压近似正弦波，输出电流为矩形波，换流是在谐振电容器上电压过零以前进行，负载电流也总是超前于电压。 两者都是工作在容性负载状态。 3、串联逆变器是恒压源供电，为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通，造成电源短路，换流时，必须保证先关断，后开通。 并联逆变器是恒流源供电，为避免滤波电抗产生大的感生电势，电流必须连续。必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时，是先开通后关断。 4、串联逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率。并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率。 5、串联逆变器的功率调节方式有二：改变直流电源电压或改变晶闸管的触发频率。 并联逆变器的功率调节方式，一般只能是改变直流电源电压。改变逆变引前角也能使功率增大，但所允许调节范围小。 (6)串联逆变器在换流时，晶闸管是自然关断的，关断时间短，损耗小。 并联逆变器在换流时，晶闸管是强迫关断的，关断时间较长。损耗较大。 相比之下，串联逆变器适合在高频感应加热装置中使用。 (7)串联逆变器的晶闸管所需承受的电压较低，用380V电网供电时，采用1200V的晶闸管就行，但负载电路的全部电流，包括有功和无功分量，都需流过晶闸管。逆变晶闸管丢失脉冲，只会使振荡停止，不会造成逆变颠覆。 并联逆变器的晶闸管所需承受的电压高，其值随功率因数角甲增大，而迅速增加。但负载本身构成振荡电流回路，只有有功电流流过逆变晶闸管，而且逆变晶闸管偶而丢失触发脉冲时，仍可维持振荡，工作较稳定。 (8)串联逆变器可以自激工作，也可以他激工作。他激工作时，只需改变逆变触发脉冲频率，即可调节输出功率；而并联逆变器一般只能工作在自激状态。 (9)在串联逆变器中，晶闸管的触发脉冲不对称，不会引入直流成分电流而影响正常运行；而在并联逆变器中，逆变晶闸管的触发脉冲不对称，则会引入直流成分电流而引起故障。 (10)串联逆变器起动容易，适用于频繁起动工作的场合；而并联逆变器需附加起动电路，起动较为困难。 (11)串联逆变器中的晶闸管由于承受矩形波电压，故晶闸管承受电压上升率较大较大，吸收电路起着关键作用，而对其电流上升率要求则较低。 在并联逆变器中，流过逆变晶闸管的电流是矩形波，因而要求大的电流上升率，而对电压上升率du／dt的要求则低一些。 (12)串联逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)的距离远时，对输出功率的影响较小。如果采用同轴电缆或将来回线尽量靠近(扭绞在一起更好)敷设，则几乎没有影响。 而对并联逆变器来说，感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是槽路电容器)，否则功率输出和效率都会大幅度降低。
100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)
1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计
0引言 随着能源消费的增长、日益恶化的生态环境和人类环保意识的提高，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的绿色新能源，一种未来常规能源的替代品，尤其受到人们的重视。太阳能的直接应用主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种形式，光电转换（即光伏技术）是最有发展前途的一种。 1 系统的工作原理及其电路设计 光伏系统的总体框图如图1所示。 图1 系统的总体框图 由图1可知，整个系统包含充电和逆变两个主要环节。太阳电池是本系统赖以工作的基础，它的效率直接决定系统的效率。 1.1充电控制部分 1.1.1太阳电池的工作特性 太阳电池作为光伏系统的基础，其工作特性，包括工作电压和电流与日照、太阳电池温度等有着密切的关系，图2、图3分别给出了太阳电池温度在25 C 时，工作电压、电流和日照的关系曲线及太阳电池的输出功率和日照（S）、U之 间的曲线。 从图2可以看出，曲线上任一点处的功率为P=UI，其值除和U、I有关外，还与日照（S）、太阳电池温度等有关。由图3进一步可知，由于太阳电池的工作效率等于输出功率与投射到太阳电池面积上的功率之比，为了提高本系统的工作效率，必须尽可能地使太阳电池工作在最大功率点处，这样就可以以功率尽可能小的太阳电池获得最多的功率输出。在图2和图3中，A、B、C、D、E点分别对应不同日照时的最大功率点。
图2 工作电压、电流和日照关系曲线 图3 输出功率和日照关系曲线 1.1.2太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT） 由图1可知，系统首先采用太阳电池阵列对蓄电池进行充电，以化学能的形式将太阳能储存在蓄电池中。在这个过程中，通常采用自寻最优控制方式使太阳电池在最大功率点处工作。整个控制过程可以分解成两个阶段进行： 1）确定出太阳电池工作在最大功率点时的输出电压值Uref ； 2）改变太阳电池对蓄电池的充电电流使太阳电池的输出电压稳定在Uref。 这两个阶段是由控制电路通过检测太阳电池的输出电压和电流，采用逐次比较法来实现的。 1.2逆变器设计 1.2.1 逆变电路设计 正弦波逆变环节采用单相全桥电路，用IGBT作逆变电路的功率器件。IGBT 是电压控制型器件，它集功率MOSFET和双极型晶体管的优点于一体，具有驱动电路简单、电压和电流容量大、工作频率高、开关损耗低、安全工作区大、工作可 靠性高等优点。逆变器将蓄电池输出的直流电压转换成频率为50Hz 的SPWM 波， 再经过滤波电感和工频变压器将其转换为220V 的标准正弦波电压，采用这种方式系统结构简单，并且能有效地抑制波形中的高次谐波成分。
课程设计报告题目：逆变电源设计 姓名：xxx 学号：xxx
逆变电源设计 一、方案论证 1、设计实现要求 本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究，输入为100V，输出为380V、50Hz三相交流电，采用PWM斩波控制技术，建立Matlab仿真模型并得到实验结果。 2、设计方案确定 由于要求的输出为380V、50Hz三相交流电，显然不能直接由输入的100V直流电逆变产生，需将输入的100V直流电压通过升压斩波电路提高电压，再经过逆变过程及滤波电路得到要求的输出。 设计思路： 根据课本所学的，可以采用升压斩波电 路和三相电压型桥式逆变电路的组合电路， 将升压后的电压作为逆变电路的直流侧，得 到三相交流电，同时采用PWM控制技术，使 其频率为50HZ。 根据直流侧电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。这里的逆变电路属电压型。 采用等腰三角波作为载波，用SPWM进行双极性控制。该电路的输出含有谐波，除了使波形具有对称性减少谐波和简化控
制外，还需要专门的滤波电路进行滤波。 滤波电路采用RLC滤波电路。 设计思路如下：
二、原理简介 1、升压斩波电路 工作原理： t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o按指数曲线上升。 t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。 通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小
数量关系： 电流连续 负载电压平均值： t on ——V 通的时间 t off ——V 断的时间 a--导通占空比 E E T t E t t t U α==+= on off on on o
逆变器的并联运行技术 类别：电源技术阅读：1220 作者：南京航空航天大学邢岩戚惠严仰光赵修科（南京210016） 来源：《电源技术应用》 摘要：介绍多个电源模块并联使用时，会产生的问题及其解决方法。关键词：电源模块并联运行均流 信息技术的迅速发展，对其供电系统的容量、性能和可靠性要求越来越高，也推动着电力电子技术的研究不断深入，研究领域不断拓宽。多模块并联实现大容量电源被公认为当今电源变换技术发展的重要方向之一。多个电源模块并联，分担负载功率，各个模块中主开关器件的电流应力大大减小，从根本上提高可靠性、降低成本。同时，各模块的功率容量减小而使功率密度大幅度提高。另外，多个模块并联，可以灵活构成各种功率容量，以模块化取代系列化，从而缩短研制、生产周期和降低成本，提高各类开关电源的标准化程度、可维护性和互换性等。 80年代国外开始研究DC/DC变换器并联运行技术，现已取得实用性的成果，而新的均流技术、系统稳定性等方面的研究仍在不断深入。同主电路和控制电路的研究发展过程一样，逆变器并联运行技术的研究也是在借鉴DC/DC并联技术的基础上不断深入。但由于是正弦输出，其并联运行远比直流电源困难，首先要解决三个问题： （1）两台或多台投入运行时，相互间及与系统的频率、相位、幅度必须达到一致或小于容许误差时才能投入，否则可能给电网造成强烈冲击或输出失真。而且并联工作过程中，各逆变器也必须保持输出一致，否则，频率微弱差异的积累将造成并联系统输出幅度的周期性变化和波形畸变；相位不同使输出幅度不稳。 （2）功率的分配包括有功和无功功率的平均分配，即均流包括有功和无功均流。直流电源的均流技术不能直接采用。 （3）故障保护。除单机内部故障保护外，当均流或同步异常时，也要将相应逆变器模块切除。必要时还要实现不中断转换。 目前，实现逆变器并联运行的几类典型方法有： 1 自整步法[1][2][3] 并联系统中各模块是等价的，没有专门的控制模块。通过模块间的均流线实现同步和均流，源于航空恒速恒频（CSCF）电源的自整步并联技术[2]。其基本原理是（见图1）： 以两路并联为例。当两通道的输出电压略有偏差时，将会有偏差电压存在。幅度偏差引起的与、基本上同相，见图1（c），相位偏差引起的与、基本上垂直（超前90°），见图1（b），尽量减小、
DC600V供电系统知识 DC600V供电系统是25T客车有别与25K的最大特点。 在电气化区段，电力机车的列车辅助供电装置将受电弓接受的25KV单相高压交流电降压、整流、滤波，形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过KC20D 连接器向空调客车供电，供电容量2x400kW； 在非电气化区段，内燃机车发电机组发电、整流、滤波，形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过KC20D连接器向空调客车供电，供电容量2x400kW；空调客车通过综合控制柜自动(按车厢号分奇偶选择)将其中一路DC600V送入逆变电源装置（简称逆变器箱，型号：25T-2X35KVA+15KVA，包括两个35KVA逆变器和一个15KVA三相四线制隔离变压器）及DC110V电源装置（简称充电器箱，型号：25T-8KW+3.5KVA，包括一个8KW充电器和一个3.5KVA单相不间断逆变器）。2X35KVA 逆变器将DC600V逆变成两路三相50Hz、AC380V交流电，向空调装置、电开水炉等三相交流用电负载供电；8KW充电器将DC600V变换成DC110V直流电，给蓄电池组充电的同时向照明、供电控制等直流负载供电；客室电热和温水箱采用DC600V 直接加热。 采用2X35KVA逆变器供电，主要从两方面考虑：一是25T客车除空调机组外，还新增加了许多设备，单车负载容量较大；另一方面是为了适应新的运行方式，增加供电系统的可靠性和安全性。两个逆变器其中一个主要给空调机组供电，另一个给开水炉、伴热等交流负载供电；正常情况下，两个逆变器相互独立，互为热备份。但当其中一个发生故障时，由另一个负责继续向负载供电，只是部分受控负载要减载运行（如空调机组转入半冷或半热工况）。客室电热器、温水箱等电阻性负载之所以采用DC600V直接加热的方式，一方面减轻了逆变器的冬季负载，另一方面减少了电阻性负载引起的漏电流。 由于电气化区段每隔25km左右有一个分相区，DC600V电源装置在过分相区时没有输入电源，因此逆变器和充电器均没有输出；为了避免照明负载的频繁断电，所以照明采用DC110V供电，在牵引区段，由充电器向照明负载供电，而过无电区时则由安装在车下的蓄电池供电。同样，为了保证空调等控制电路的控制电器不频繁吸合和释放，控制电路也采用DC110V供电。 为了防止本车蓄电池过放或故障，保证重要负载（如轴温报警器和防滑器等）的供电，全列蓄电池通过阻断二极管并联。尾灯、共线电话等设施从延续性的角度考虑仍采用DC48V供电。DC600V供电系统原理框图见下页图。 1.2逆变技术 将交流电变成直流电的过程称为整流，将直流电变成交流电的过程称为逆变。电力机车接触网电压是单相供电，而且供电品质很差，不能降压后直接供给列车的用电负载，因此必须用到逆变技术，将单相交流电变成直流电后再逆变成三相交流电供给客车负载。近几年，国内逆变技术已经达到实用化程度，为DC600V供电列车提供了技术基础。 客车逆变器的基本原理为：在每个正弦波周期内，将直流电压分割成若干个脉冲，这些脉冲的面积，正好等于正弦波的面积。通常情况下，一个周期内脉冲的个数乘以50即为调制频率，调制频率越高，输出的脉冲个数越多，在没有滤波器时，电动机负载的电流越接近于正弦波，而如果有滤波器，则滤波器的体积可以减小，输出电压波形的谐波成分越低。调制频率越高，对IGBT的驱动和保护要求越高，技术难