(精选)多重叠加式与阶梯波逆变器

风光互补发电系统逆变器的选用一、任务导入电子技术中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。

如图3-45所示是ＤＣ－ＡＣ逆变器。

图3-45 ＤＣ－ＡＣ逆变器二、相关知识学习情境：风光互补发电系统逆变技术（一）风光互补发电系统对逆变器的要求目前我国风光互补发电系统主要是采用直流母线，即将太阳能电池发出的直流电能、风力发电机发出的交流电能经整流给蓄电池充电，而由蓄电池直接给直流负载供电，如我国使用较多的太阳能户用照明系统，以及远离电网的微波站、移动电话基站供电系统均为直流系统。

此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如12V、24V、48V等），很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流供电的风光互补发电系统很难作为商品进入市场。

另外，风光互补发电系统的最终发展趋势是为边远地区和海岛居民提供生产、生活用电，所以提供交流电源的风光互补发电系统将是今后发展的主流。

输出交流电的风光互补发电系统由太阳能光伏阵列、风力发电机、充放电控制器、蓄电池和逆变器5部分组成，而逆变器是系统中的关键部件。

风光互补发电系统对逆变器的要求如下。

(1)逆变器要具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。

(2)具有较宽的直流输入电压适应范围。

由于太阳能光伏阵列、风力发电机的端电压随负载、风力和日照强度而变化，蓄电池虽然具有一定的钳位作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V蓄电池，其端电压可在10～16V之间变化，这就要求逆变器必须在较宽的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压稳定在负载要求的电压范围内。

高频逆变器的工作原理和分类
高频逆变电器是一种在工业领域使用的开关设备，高频逆变器的工作原理是什幺，这种设备是采用程序逻辑进行控制的。

高频逆变器可以使用在电信行业，是一种计算机房的一种开关设备。

这种电源可以使用在太阳能行业和发电行业，是一种采用数据线输出的开关电源装置，是非常的安全的。

本文主要介绍的是高频逆变器的工作原理及高频逆变器和低频逆变器的区别，具体的跟随小编来了解一下。

 高频逆变器的工作原理
 高频逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。

高频逆变器的工作原理，转换器是将电网的交流电压转变为稳定的
12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电;两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。

其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。

TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

 1、输入接［部分：输入部分有3个信号，12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。

VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V ，当ENB=0时，逆变器不工作，而ENB=3V时，逆变器处于正常工作状态而DIM电压由主板提供，其变化范围在0~5V之间，将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端，逆变器向负载。

大连海事大学毕业论文Array二○○七年六月PWM逆变器电流有效值的检测专业班级：电气工程及其自动化一班姓名：xxxx指导教师：xxxxxx自动化与电气工程学院摘要随着社会生产力的迅猛发展，先进电子技术的不断出现，电子设备的应用领域变的越来越广泛，用电设备的种类也越来越多,对电的需求越来越多，对控制技术的要求也越来越高，而要实现精确的控制，对电流的检测就是其中重要的一部分。

目前，社会上逆变器的产品以SPWM控制式为主，本文就是检测PWM逆变器电流的有效值，第一部分介绍了逆变器的发展史，逆变器的分类以及PWM逆变器的工作原理，第二部分介绍了本论文的原理，接着简单介绍了各个主要电路的原理，第三部分介绍了电流检测的分类，以及电流检测元件的分类，本文检测电路的原理，本文研究的检测电路采用了精密互感器检测电流，并将电流信号转换成电压信号，用精密整流电路将交流电压的负半周翻转到坐标轴以上，送到单片机的C0通道进行模数转换。

第四部分首先简单介绍了A VR单片机的结构特点，其次介绍了本文主程序的流程图，然后分模块介绍了模数转换、发SPWM波和显示程序的流程图。

本文利用了A VR自带的模数转换功能，将送到单片机的电压值模数转换，并根据电流有效值定义计算出有效值，在LED中显示出来。

利用定时器的PWM 功能，发出两路SPWM波.第五部分对本论文进行总结。

关键词：PWM逆变器电流有效值A VR单片机ABSTRACTAlong with the rapid social development of the productivity, advanced electronic technologies continue to emerge. Application of electronic equipment field becomes increasingly wide, and the variety of electrical equipment have had more and more demands because of electricity growing, control technologies are increasingly high requirements, and to achieve the precise control, the current detection is an important part. At present, there are inverter products to SPWM controlled mainly, This paper is the detection of PWM inverter current RMS, the first part on the inverter's history of development, the classification of inverter, and the principle of PWM inverter, the second part is the principle of the system, then a brief introduction of each of the major circuit theory, the third part is the current detection classification, Current detection and classification of components, the current detection circuit theory, The detection circuit employs sophisticated current transformer and current signal is converted into voltage signals Precision rectifier circuits reversed over AC voltage to the negative half-cycle of the axes , and the C0 channel for analog-to-digital conversion . Part IV the first simply introducing the structure of A VR, followed by the introduction of this process flowchart, then sub-module on the analog-to-digital conversion, the SPWM and display process flowchart , the value of the voltage which is sent to A VR would Convert into a digital , and under the current RMS definition calculate RMS . Make use of the timer the PWM function of the A VR, send out two SPWM waves. The last part carries on summary to this paper.Keywords : PWM inverter current RMS A VR目录第一章前言 (1)1.1 逆变器发展史 (1)1.2 逆变器的分类. (1)1.3、PWM控制技术 (2)1.3.1.PWM控制的基本原理 (2)1.3.2 SPWM控制的基本原理 (3)第二章系统原理及组成 (6)2.1 系统硬件框图 (6)2.2 主要组成电路 (6)2.2.1 滤波整流电路 (6)2.2.2 逆变电路 (7)2.2.3 驱动电路 (9)第三章电流有效值的检测 (11)3.1 检测的分类 (11)3.1.1 电阻检测和磁检测 (11)3.1.2 电流检测元件 (13)3.2 电流有效值的检测 (14)3.2.1 有效值 (14)3.2.2 检测电路 (15)第四章基于单片机的软件设计 (18)4.1 A VR系列单片机简介 (18)4.1.1 ATmega8特点 (18)4.1.2 ATmega8单片机的指令系统 (21)4.2基于A VR单片机PWM逆变器电流有效值的检测软件设计 (21)4.2.1主程序流程图 (21)4.2.2 AD转换 (22)4.2.3 显示 (23)4.2.4 SPWM波产生 (25)第五章实验与总结 (30)5.1 单片机发出两路SPWM波形 (30)5.2检测的电流数据 (30)5.3 总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录A (33)第一章前言1.1 逆变器发展史所谓逆变器，是指整流（又称顺变）器的逆向变换装置。

方波、阶梯波、正弦波相逆变器优缺点分析
逆变器按照输出电压波形的不同，可分为方波逆变器、阶梯波逆变器和正弦波逆变器，其输出波形如图6-14所示。

在太阳能光伏发电系统中，方波和阶梯波逆变器一般都用在小功率场合。

下面就分别对这3种不同输出波形逆变器的优缺点进行介绍。

(1)方波逆变器。

方波逆变器输出的波形是方波，也叫矩形波。

尽管方波逆变器所使用的电路不尽相同，但共同的优点是线路简单（使用的功率开关管数量最少）、价格便宜、维修方便．其设计功率一般在数百瓦到几千瓦之间。

缺点是调压范围窄、噪声较大，方波电压中含有大量高次谐波，带感性负载如电动机等用电器中将产生附加损耗，因此效率低，电磁干扰大。

方波逆变器不能应用于并网发电的场合。

(2)阶梯波逆变器。

阶梯波逆变器也叫修正波逆变器，阶梯波比方波波形有明显改善，波形类似于正弦波，波形中的高次谐波含量少，故可以带包括感性负载在内的各种负载。

用无变压器输出时，整机效率高。

缺点是线路较为复杂。

为把方波修正成阶梯波，需要多个不同的复杂电路，产生多种波形叠加修正而成，这些电路使用的功率开关管也较多，电磁二扰严重。

阶梯波形逆变器不能应用于并网发电的场合。

方波阶梯波正弦波
图6-14 逆变器输出波形示意图
(3)正弦波逆变器。

正弦波逆变器输出的波形与交流市电的波形相同。

这种逆变器的优，是输出波形好、失真度低，干扰小、噪声低，保护功能齐全，整机性能好，技术含量高。

自点是线路复杂、维修困难、价格较贵。

华为光伏逆变器的分类——深圳恒通源有关逆变器分类的方法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器；根据逆变器使用的半导体器件类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。

根据逆变器线路原理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。

根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。

为了便于光电用户选用逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。

1、集中式逆变器集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。

最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。

同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。

最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。

2、组串式逆变器组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。

许多大型光伏电厂使用组串逆变器。

优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。

技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。

同时，在组串间引人"主-从"的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。

交流单相在线式不间断电源的设计作者：谭庆吉来源：《消费电子·理论版》2013年第06期摘要：设计在市电正常时先将交流电整流、滤波为直流，再逆变为交流。

本设计采用正弦波单相逆变电源控制芯片U3990F6-50作为主控芯片；设计由九个单元构成：主电路单元、主控制单元、反馈单元、辅助电源单元、充电单元、功能保护单元、驱动单元、显示单元、Boost升压电路单元。

当输入电压过低时，用Boost升压电路对输入电压升压，使逆变之前的电压维持在40V以上，使电压和负载调整率大大提高了。

关键词：不间断电源（UPS）；正弦脉宽调制；电压电流双闭环控制中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01一、设计方案论证方案一：采用DSP作为核心控制器，主电路采用半桥逆变。

这种方案控制部分功能强大，可同时控制逆变主电路和各个分支电路。

但半桥逆变电压利用率低，要求输入电压很高。

而且DSP控制的成本较高，程序复杂，给设计增加了难度.方案二：SPWM逆变器SPWM型变换器是给逆变器固定的直流电压，通过开关元件有规律的导通和关断，得到由宽度不同的脉冲组成的电压波形，削弱和消除某些高次谐波，得到具有较大基波分量的正弦输出电压。

方案三：采用U3988作为控制核心，逆变主电路采用全桥逆变。

这样可以做到硬件电路简单，电路可靠性增强，设计周期变短。

这样输入电压不用提到很高就可输出要求的电压。

方案四：采用SA866控制芯片，SA866所有的运行参数，包括载波频率、波形、最小脉冲宽度、死区脉宽等都是通过外接的EEPROM编程，由于数字电路在高频电路中会受到严重干扰，因此SA866在应用上有了一定的局限性。

方案五：采用多重移相叠加阶梯波合成逆变器阶梯波合成逆变器的输出波形为阶梯波，其阶高按正弦规律变化。

这种阶梯波中的谐波含量比方波显著减少，如阶梯波数为18的阶梯波总谐波含量为基波的9.48%。