毕业论文DCAC逆变器的设计

1 绪论 (1)

1.1 DC/AC逆变器的基本概念 (2)

1.2 逆变器的分类和用途 (3)

1.2.1 逆变器的基本分类 (3)

1.2.2 逆变器的用途 (4)

1.3 DC/AC逆变器的发展背景和发展方向 (4)

1.3.1 DC/AC逆变器的发展背景 (4)

1.3.2 DC/AC逆变器的发展方向 (5)

2 逆变器的主电路研究 (6)

2.1逆变系统基本工作原理 (6)

2.2 SPWM波的生成原理及控制方法分析 (6)

2.2.1 PWM控制的理论基础 (7)

2.2.2 PWM逆变电路及其控制方法 (8)

2.3 逆变器的主电路分析 (10)

2.3.1 低频环节逆变技术逆变器 (10)

2.3.2 高频环节逆变技术 (13)

3 小功率光伏并网系统的逆变器设计 (15)

3.1光伏发电的发展现状及前景 (15)

3.1.1 国外光伏发电现状及前景 (15)

3.1.2 国内光伏发电现状及前景 (16)

3.2 并网逆变器的拓扑 (16)

3.2.1低频环节并网逆变 (17)

3.2.2 高频环节并网逆变 (18)

3.2.3非隔离型并网逆变 (18)

3.3 小功率光伏并网逆变器的设计 (19)

3.3.1 小功率光伏并网逆变器的工作原理 (19)

3.3.2系统控制方案 (20)

3.3.3 TMS320F240软件控制流程 (25)

3.3.4系统保护 (26)

4 光伏并网逆变器的控制策略研究 (28)

4.1 输出控制方式 (28)

4.2 输出电压控制策略 (28)

4.3 输出电流控制策略 (29)

4.4 控制策略的选择和参考电流的确定 (30)

5总结 (32)

1 绪论

1.1 DC/AC逆变器的基本概念

随着石油、煤和天然气等主要能源的大量使用，新能源的开发和利用越来越得到人们的重视。利用新源的关键技术—逆变技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其它新能源转化的电能变换成交流电能与电网并网发电。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。

现代逆变技术是建立在半导体器件、变流技术、电子技术、现代控制技术、现代电力电子技术等学科基础之上的，研究现代逆变电路的理论和应用的一门科学技术。

逆变(DC/AC)就是把直流电变成交流电的过程，完成此功能的电路则称为逆变电路，实现此过程的装置叫做逆变设备或逆变器，它与整流是相对应的概念。它应用功率半导体器件，将直流电能转换成恒压恒频交流电能的一种静止变流装置，可以从蓄电池、太阳能电池等直流电能变换得到质量较高的、能满足负载对电压和频率要求的交流电能，供交流负载用电或与交流电网并网发电。一般由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

DC/AC逆变技术的基本原理是通过半导体功率开关器件(例如SCR、GTO、GTR、IGBT和功率MOSFET模块等)的开通和关断作用，来把直流电能变换成交流电能的，因此是一种电能变换装置。由于是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换的，因此转换效率比较高。但转换输出的波形却很差，是含有相当多谐波成分的方波。而多数应用场合要求逆变器输出的是理想的正弦波，因此如何利用半导体功率开关器件的开通和关断的转换，使逆变器输出正弦波和准正弦波就成了DC/AC逆变器技术发展中的一个主要问题。

DC/AC逆变技术在交流电机的传动、不间断电源(UPS)、变频电源、有源滤波器、电网无功补偿器等许多场合得到了广泛的应用。

采用逆变技术是为了获得不同形式的电能，具有很多的优点：

(1)灵活调节输出电压或电流的幅度和频率，如交流电动机的变频调速；

(2)将直流电转换成交流电或其他形式的直流电，如DC/DC变换器；

(3)减小用电设备的体积和重量，节省材料；

(4)高效节能：

(5)动态响应快，控制性能好，电气性能指标好；

(6)保护快；

1.2 逆变器的分类和用途

1.2.1 逆变器的基本分类

常用逆变器主电路的基本形式有两种分类方法：按照相数分类，可以分为单相和三相；按照直流侧波形和交流侧波形分类，可以分为电压型逆变器和电流型逆变器。具体如图1-1：

图1-1 逆变器分类

Fig.1-1 Inverter Categories DC/AC 逆变器按拓扑结构划分，分为Buck 型DC/AC 逆变器，Boost 型DC/AC 逆变器，Buck-Boost 型DC/AC 逆变器。

按其转换频率的快慢又可以分为低频环节逆变技术和高频环节逆变技术。传统的DC/AC 逆变器采用低频环节逆变技术，主要有方波逆变器、阶梯波合成逆变器、正弦脉宽调制SPWM 逆变器。高频环节逆变技术为了克服低频环节逆变技术的缺点，Mr.Espclagc 于1977年提出了可变高频环节逆变技术新概念。该系统由一个并联逆变器和十二个晶闸管组成的周波变换器构成，具有简单的自适应换流、高频电气隔离、独立的有功能量和无功能量控制、固有的四象限工作能力等优点。目前高频DC/AC 逆变技术主要有：单向电压源高频环节逆变技术、双向电压源高频环节逆变技术、电流源高频环节逆变技术、直流变换器

逆变器

型高频环节逆变技术。

1.2.2 逆变器的用途

随着电力电子技术的高速发展，大量大功率开关器件相继出现，电力电子技术可以满足各行各业对逆变技术的需求，逆变技术的应用领域越来越广泛：

(1)以直流发电机、蓄电池为主的直流电源的逆变场合；

(2)不间断交流电源的供电场合；

(3)新能源的开发和利用，太阳能、风能等可再生能源的并网逆变场合；

(4)开关稳压电源和专用电源，开关稳压电源有良好的稳压性能、体积小、重量轻；

(5)交流电动机的运动控制场合。变频调速技术在许多场合有广泛应用，如机床、风机、机车牵引、电梯、空调等；

逆变技术应用领域广泛，除了上面介绍的几点外，还可用于航天、化工、工业控制、机器人、军工等众多领域。

1.3 DC/AC逆变器的发展背景和发展方向

1.3.1 DC/AC逆变器的发展背景

现代电力电子技术的发展方向，是从以低频处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代的电力电子学方向转变。电力电子技术起始于二十世纪五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代。DC-AC逆变理论和技术也在不断进步中。

一般认为，DC-AC逆变器的发展可以分为如下两个阶段：

1956-1980年为传统发展阶段。这个阶段的特点是：开关器件以低速器件为主，逆变器的开关频率较低，波形改善以多重叠加为主，体积重量较大，逆变效率低。正弦波逆变器开始出现。1960年以后，人们注意到改善逆变器波形的重要性，并开始进行研究。这期间的1963年，F.G.Turnbull提出了“消除特定谐波法”，为后来的优化PWM法奠定了基础，以实现特定的优化目标，如谐波最小、效率最优、转矩脉动最小等。

1980年到现在为高频化新技术阶段。20世纪70年代后期，可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块相继实用化。80年代以来，电力电子技术与微电子技术相结合，产生了多种高频化的全控器件，并得到了迅速发展，如功

率场效应晶体管Power MOSFET，绝缘门极晶体管IGT或IGST，静电感应晶体管SIT，静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管MCT，MOS晶体管MGT、IEGT 以及IGCT等。这就使电力电子技术由传统发展时代进入到高频化时代。在这个时代，具有小型化和高性能特点的新逆变技术层出不穷，特别是脉宽调制波形改善技术得到了飞速的发展。这个阶段的特点是：开关器件以高速器件为主，逆变器的开关频率较高，波形改善以PWM法为主，体积重量较小，逆变效率高。正弦波逆变器技术发展日趋完善。

今后，随着工业和科学技术的发展，对电能质量的要求将越来越高，包括市电电网在内的原始电能的质量可能满足不了设备的要求，必须经过电力电子装置变换后才能使用，而DC/AC逆变技术在这种变换中将起到重要的作用。

1.3.2 DC/AC逆变器的发展方向

(1)大功率开关器件的研发

大功率开关器件及其应用技术是现代逆变技术发展的基础，大功率开关器件的发展进程。主要表现在以下几个方面：

①从强迫关断发展到自关断；

②从中、小容量发展到大容量、超大容量；

③开关频率从几kHz发展到近100MHz；

④向集成化、多功能化的发展方向。

目前，MOSFET、IGBT、GTO、GTR等在逆变电路的开关器件的选用中占有优先地位，但SIT、SITH、MCT等新型开关器件正在研发和推广，必将取代MOSFET、IGBT、GTO、GTR等。

(2)提高逆变器的变换效率。提高逆变器的变换效率，即降低逆变器的损耗。逆变器的损耗主要包括开关损耗和驱动损耗。驱动损耗是由功率开关管的栅极特性决定的，而开关损耗是由功率开关管的控制方式决定。开关损耗是电压与电流波形的交叠而产生的，它随开关频率的提高而急剧增加。

当前，技术人员投入大量精力对软开关控制方式和软开关电路进行研究和实践，其目的之一就是要提高逆变器的变换效率，按控制方式，软开关技术可分为脉冲宽度调制、脉冲频率调制和脉冲移相调制三种控制方式.

软开关技术研究重点为：新型的软开关控制方式；适用于不同软开关控制方式的控制电路的集成化；变换效率高的新型软开关电路。

(3)提高逆变器的工作可靠性和电磁兼容性。

2 逆变器的主电路研究

2.1逆变系统基本工作原理

DC/AC逆变器的基本工作原理，以单相全桥式为例。

DC/AC逆变有四种工作状态，如图2-1所示。当处于正半波逆变时，状态如图所示，开关管T2截止，T4导通，开关管Tl输入为正弦脉宽调制(SPWM)信号，当T1导通时，T3截止；当开关管Tl截止时，T3导通，状态如图2-1(b)所示，电流流经负载，T4、T3形成回路，滤波电感释放能量。当处于负半波逆变时，开关管T4截止，T2导通，开关管T3输入为SPWM信号，当开关管T3导通时，Tl截止，状态如图2-1(c)所示；当开关管T3截止时，Tl导通，状态如图2-1(d)所示，电流流经负载，Tl、T2形成回路，滤波电感释放能量，从而实现DC/AC逆变。

图2-1 DC/AC逆变器的基本工作原理图

Fig. 2-1 DC/AC inverter fundamental operating principle

2.2 SPWM波的生成原理及控制方法分析

所谓脉宽调制(Pulse Width Modulation PWM)技术，就是在周期不变的条件下，改变脉冲波形的宽度(占空比)。PWM技术是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM控制技术一直是逆变技术的核心技术之一。采用PWM方式构成的变换器，其输入为固定不变的直流电压，可以通过PWM 技术在同一变换器中既实现调压又实现恒频。这种变换器，简化了主回路和控制回路的结构，因而体积小、重量轻、可靠性高，又因为它集调压、恒频于一身，所以调节速度快、系统的动态响应好，此外，采用PWM技术不仅能提供较好的变换器输出电压和电流波形，而且提高了变换器对交流电网的功率因素。

2.2.1 PWM控制的理论基础

面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。（如图2-2）根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，这就是PWM波形。对于正弦波的负半周期，也可以用同样的方法得到PWM波形。像这种脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形也称SPWM波形。

图2-2用PWM波代替正弦半波

Fig. 2-2 PWM sine wave instead of half-wave

等幅PWM波和不等幅PWM波：由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波。输入电源是交流，得到不等幅PWM波。

2.2.2 PWM逆变电路及其控制方法

目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。而其控制方法分为计算法和调制法。

（1）计算法是根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM 波形。计算法的缺点是：繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。

（2）调制法是输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求。调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也能得到等效的PWM波。实际应用时主要是调制法，这里以单相桥式PWM逆变电路（如图2-4）为例来介绍其原理。

结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明：设负载为阻感负载，工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。

控制规律：uo正半周，V1通、V2断，V3和V4交替通断，负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段为正，一段为负，负载电流为正区间，V1和V4导通时，uo等于Ud，V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0，负载电流为负区间，io为负，实际上从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud，V4断，V3通后，io从V3和VD1续流，uo=0，uo总可得到Ud和零两种电平。uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。

图2-3 单相桥式PWM逆变电路

Fig. 2-3 Single-phase bridge PWM inverter circuit

以单极性PWM控制方式（单相桥逆变）为例如图2-3：在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。ur正半周，V1保持通，V2保持断，当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud，当uruc时使V3断，V4通，uo=0，虚线uof表示uo的基波分量。波形见图2-4。

图2-4 单极性PWM控制方式波形

Fig. 2-4 unipolar PWM control mode waveform

除此之外，单项桥式电路还可采用双极性调制。由于对于开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。

2.3 逆变器的主电路分析

本文的主电路分析主要通过高低频分类的各种逆变器进行分析比较，为下文的小功率光伏逆变器的设计作为理论基础。

2.3.1 低频环节逆变技术逆变器

（1）方波逆变器主要有推挽式、全桥式电路结构。

推挽式方波逆变器由推挽逆变器、交流调压开关和输出滤波器构成。如图所示：推挽式方波逆变器主要是通过调节逆变器输出电压脉宽来实现调压功能的。一种调压方法是调节功率开关S1、S2驱动信号占空比，从而改变输出电压Uab即Ucd的脉宽，如图2-5所示。但这种调压方法存在明显缺点，即感性负载储能回馈到电网时，变压器T副边绕组感应有阴影部分电压，这部分电压随感性负载电感分量加大而加宽，纯电感负载时有效脉宽调节范围为0-Ts/2，而纯电阻负载时有效脉宽调节范围为0-Ts/4。另一种调压方法是在变压器副边与输出交流滤波器之间加交流调压开关Ss，调节功率开关Ss驱动信号占空比，即可调节输出矩形波脉宽，交流开关将力一波电压变成脉宽可调的矩形波电压。

桥式方波逆变器电路拓扑及其原理波形如图2-6所示。改变功率开关驱动信号相位，即可得到矩形波输出电压，调节a角可实现输出电压的稳定。

方波逆变器电路的特点为：工频变压器体积、重量大，推挽式原边绕组利用率低，桥式绕组利用率高；输出四阶交流滤波器体积、重量大，位于功率通道的Lf1和Cf1有较大的损耗；对于电网电压和负载的波动，系统动态响应特性差;变压器和输出滤波电感产生的音频噪音大；推挽式电路拓扑简洁，功率开关电压应力高（2Ui），适用于输入电压逆变场合。桥式电路功率开关数多，开关电压应力低（Ui），适用于高输入电压逆变场合。

图2-5推挽式逆变器电路拓扑及其原理波形

Fig. 2-5 push-pull inverter circuit topology and the principle of wave

无交流开关时原理波形 有交流开关时原理波形

图2-6 桥式方波逆变器电路拓扑及其原理波形

Fig. 2-6 bridge square wave inverter circuit topology and the principle of

wave

（2）阶梯波合成逆变器

为了减小方波逆变器输出波形谐波含量，可采用DC/DC变换器和阶梯波合成逆变器级联式电路结构，如图所示。阶梯波的阶高按正弦规律变化，如果每个周期阶梯波的阶梯数为2N，则需要N台单相逆变器或N/3台三相逆变器。每个单相功率电路相同，可采用推挽、桥式或三相桥式电路。大功率逆变器阶梯波合成常用的方法是移相迭加法，即将N个依次相移π/N、不同幅值的方波或矩形波迭加合成，最大限度地将某些低次谐波互相抵消，使合成波的谐波含量最小。因此，梯波合成逆变器又称为应用“谐波抵消”(Harmonic cancellation)的逆变器。每相输出变压器变比和绕组的联接方式由“谐波抵消”理论确定，N=6时变压器绕组联接方式及阶梯波合成波形。

阶梯波合成逆变器电路的特点为：工频变压器体积、重量大，产生的音频噪音大;输出电压谐波含量很小，输出交流滤波器体积重量小；对于电网电压和负载的波动，系统动态响应特性好；输出滤波电感产生的音频噪声得到改善；电路拓扑复杂，功率开关数目多；逆变电路本身无调压功能，输出电压调节只能由由前级DC/DC变换器来实现；整机体积、重量仍较大。

（3）正弦脉宽调制SPWM逆变器

将正弦波(调制波)与高频载波(三角波)相交生成的正弦脉宽调制信号用来控制驱动逆变桥功率开关，便可得到脉宽宽度按正弦规律分布的SPWM波Uab,

分为单极性和双极性正弦脉宽调制波。

正弦脉宽调制SPWM逆变器电路的特点为：变压器仍工作在工频，体积大且笨重，体积与重量仅和输出电压频率有关，与逆变器开关频率无关，提高逆变器开关频率并不能减小变压器体积和重量；输出滤波器体积、重量小;对于输入电压和负载的波动，系统的动态响应特性好；变压器和输出滤波电感产生的音频噪音得到改善；功率器件开关频率高，开关损耗增加，降低了系统变换效率。

在低频环节DC/AC逆变技术中，由于工频变压器的体积和逆变器的开关频率无关，只和输出电压的频率有关。为克服此缺点，必须采用高频环节逆变技术。

2.3.2 高频环节逆变技术

用高频变压器替代低频环节逆变技术中的工频变压器，克服了频环节逆变技术的缺点，显著提高了逆变器特性。

按照功率传输方向，高频环节逆变技术可分为单向型(Unidirectional Power Flow Mode)和双向型(Bi-directional Power Flow Mode)两类;按照功率变换器类型，高频环节逆变技术可分为电压源(V oltage Mode 或Buck Mode )和电流源（Current Mode或Buck-Boost Mode）两类。必须强调的是，这里的Buck、Buck-Boost Mode 已不再是传统意义上完整的Buck、Buck-Boost Mode变换器。

（1）电压源高频环节逆变技术

单向电压源高频环节逆变技术（如图2-7）。在直流电源和逆变器之间加入一级高频电气隔离DC/DC变换器，使用高频变压器实现电压比调整和电气隔离，省掉了体积庞大且笨重的工频输出变压器，降低了音频噪音。单向电压源高频环节逆变器，如图所示。该电路结构具有单向功率流、三级功率变换(DC/HFAC/DC/LFAC )、变换效率和可靠性不够理想、但应用较广泛等特点。

变压

器或储能式变压器电感电容或电容滤波滤波器

直流电源

高频逆变器整

流

器PWM逆

变器

交

流

负

载

图2-7单向电压源高频环节逆变器

Fig. 2-7 one-way high-frequency link voltage source inverter 针对单向电压源高频环节逆变器，各国学者提出了多种控制策略或改进。其中相控谐振式单向电压源高频环节逆变器，使得功率器件实现了软开关，降低了开关损耗和系统的电磁干扰EMI。但该电路拓扑十分复杂，降低了系统变换效率和可靠性。

双向电压源高频环节逆变技术。双向电压源高频环节(高频脉冲交流环节)逆变器。它具有双向功率流、两级功率变换（DC/HFAC/LFAC）等特点，这对提高逆变器效率和可靠性起到了关键作用。该电路特别适用于有双向功率流的场合，可以用来构成UPS。

高频脉冲交流环节逆变器采用传统的PWM技术时周波变换器器件换流将打断漏感中连续的电流而造成不可避免的电压过冲。由于这个原因，这类方案都需另外采用一些缓冲电路或有源电压箝位电路来吸收存储在漏感中的能量。有源电压箝位电路是以增加功率器件数和控制电路的复杂性为代价的，故不十分理想。

（2）电流源高频环节逆变技术

该逆变器由高频逆变器、储能式变压器和周波变换器三部分组成。高频逆变器将直流电压能量变换成脉动的电流能量储存在储能式变压器中，周波变换器将此高频脉动电流低频解调，经输出滤波电容滤波后供给负载，具有电路拓扑简洁、两级功率变换（DC/HFAC/LFAC）、DCM工作模式、易并联、变换效率高、动态响应速度快、可靠性高等特点，但功率开关电流应力大，仅适用于小功率逆变场合。

3 小功率光伏并网系统的逆变器设计

太阳能光伏发电是一种将太阳光直接转换为电能的新型发电技术。太阳光辐射能经过光伏蓄电池转换为电能，再经能量储存腔制与保护、能量变换等环节，使之可按人们的需要向负载提供直流电能或交流电能。光伏蓄电池阵列所发出的电能为直流电，但大多数用电设备采用的是交流供电方式，所以系统中需要

有逆变器将直流电变换为交流电以供负载使用。逆变器的效率将直接影响到整个系统的效率，因此，光伏系统逆变器的控制技术的研究具有重要意义。

3.1光伏发电的发展现状及前景

自1893年发现“光生伏打效应”和1954年第一块实用的光伏电池问世以来，因价格昂贵且光电转换效率低，光伏电池的早期应用主要局限于科学研究及军事、航空等特殊领域。受20世纪70年代的石油危机和90年代的环境污染问题的影响，人们对能源和环境问题的认识不断提高，光伏发电越来越受到各国政府的重视，科研投入不断加大，鼓励和支持光伏产业发展的政策也不断出台。

3.1.1 国外光伏发电现状及前景

以1997年美国的“百万太阳能光伏屋顶计划”为标志，日本及欧洲的德国、丹麦、英国和意大利等国也纷纷开始制定本国的可再生能源法案，掀起了大力发展光伏产业的高潮。自1997年以来，全球光伏产业连续10多年以30%-60%的速度增长，世界光伏发电的高速发展主要表现在如下几个方面。

光伏电池产量持续增长。多年来，光伏产业一直是世界增长速度最高和最稳定的领域之一，1996-2008年间，光伏电池产量以年均增长率超过40%的速度高速发展，产量从1996年的89MW增加到2006年的2521MW，增长了28倍。

光伏市场飞速膨胀。各国政府接连不断出台的政策激励了光伏产业发展，如2004年德国补贴法修订后，德国市场2005年装机容量便达到了837MW,占全球市场的57%，政府政策对光伏产业的激励可想而知。

新技术不断出现，电池效率不断提高。随着自动化程度和生产技术水平的

提高，电池效率由现在的水平(单晶硅16%-18%，多晶硅15%-17%)向更高水平(单晶硅18 %-20%，多晶硅16%-18%)发展。如SunPower公司采用最先进的生产工艺，制造的背接触电池已经率先到达了效率为20%的目标。

光伏电池、组件的成本不断降低。光伏电池自诞生以来，其价格就不断下降，从1996年到2003年，组件整体价格下跌了25%。

近几年，在德国和日本等极为优惠的经济政策激励下，国际光伏发电市场需求强劲，其前景已被越来越多的国家政府和金融机构所认识。与其他发电方式相比，目前的光伏发电成本还很高，政府的激励政策是其发展的主要动因，日本和德国是其主要的市场。许多国家和地区也都制定了光伏发电计划，世界总累计将安装18Gw。到22世纪中叶，光伏发电成为人类的基础能源之一。

3.1.2 国内光伏发电现状及前景

中国于1958年开始研究太阳电池，20世纪70年代起步发展光伏发电产业，90年代中期进入稳步发展时期。近年来，中国太阳电池产量逐年稳步增加，到2005年底，其总产量超过250Mw。中国光伏发电市场的发展历程为：90年代初期，光伏发电主要应用在部队通信和工业领域，包括微波中继站、卫星通信地面站、程控电话交换机、水闸和石油管道的阴极保护系统等；从1995年开始主要应用在特殊领域和边远地区，逐步建立了示范型的光伏发电应用系统，建成各种规模的光伏电站40多座，推广应用家用光伏电源系统约15万套；为了弥补国内的技术空白，中国科学技术部于1996年11月下达了“1-5kw级并网逆变/控制一体化机”，“九五”国家重点科技攻关项目；2000年以后，中国的光伏技术已步入大规模并网发电阶段，开始建造100KWp级的光伏并网示范系统，2008年北京“绿色奥运”部分用电也将会由太阳能发电提供。特别是2006年实施的《中华人民共和国可再生能源法》极大地促进了我国光伏市场和光伏产业的发展，2006年底我国的光伏系统装机容量已达到了85MW，预计到2020年将达到1.8GW。由于在电网覆盖的地区，光伏发电应用成本太高，目前没有竞争力，只有少许示范性的并网光伏发电系统，科学家预测未来8-10年太阳能发电的成本将比较传统的火力发电低，成为主要的发电方式。

3.2 并网逆变器的拓扑

针对并网逆变技术的现状和发展趋势，具体比较逆变器结构拓扑如下，根

据输入输出隔离变压器的类型可以分为低频环节并网逆变、高频环节并网逆变以及非隔离型并网逆变。

3.2.1低频环节并网逆变

(1)电路结构。低频环节并网逆变器结构，该电路结构由工频或者高频逆变器、工频变压器以及输入、输出滤波器构成。

(2)拓扑族。低频环节并网逆变器可以由方波、阶梯波合成、脉冲调制等逆变器来实现。其中拓扑族包括半桥式、全桥式等电路，如图3-1所示。

3-1 低频并网逆变器拓扑族

Fig. 3-1 Topology of low frequency inverter

这类低频环节并网逆变器具有电路结构简洁、双向功率流、单级功率变换、高效率、变压器体积和重量大、音频噪音大等特点。

3.2.2 高频环节并网逆变

（1）电路结构

图3-2 高频环节并网逆变器电路结构

Fig. 3-2 High-frequency link inverter with circuit

高频环节并网逆变器电路结构如图3-2所示，该电路结构由高频逆变器、高频变压器、整流器、极性反转逆变桥以及输入、输出滤波器构成。

(2)拓扑族。高频并网逆变器拓扑族包括单管正激式、双管正激式等。这类电路具有高频电气隔离、结构简洁、单相功率流、三级功率变换、直流变换级工作在SPWM、工频逆变桥功率开关电压应力低且为zvzcs等特点。

3.2.3非隔离型并网逆变

对于非隔离型并网逆变通常是需要通过无变压器隔离的DC/DC变换器将很低的输入电压变换为高压输出供逆变桥使用，如图3-3。

图3-3 非隔离型并网逆变结构

Fig. 3-3 Grid inverter of non-isolated structure

3.3 小功率光伏并网逆变器的设计

本设计适合于小功率的光伏电池等的并网应用。DC (62V) /AC (220V)逆变器必须包含两个过程：逆变和升压。

由以a上的光伏并网技术中，选择一种设计方案。

方案一：以单向电压源高频环节逆变器电路结构为该方案设计基础，设计系统结构如图所示。该电路结构由逆变器、储能元件、整流器、PWM逆变器以及输入输出滤波器构成，实现过程为DC(64V)-HFAC(升压)-HVDC (400V)-AC(220V)。

方案二：该方案设计系统结构由PWM逆变器，工频升压环节，以及输入输出滤波器构成，实现过程为DC(64V)-AC-AC(220V)。

方案设计一中采用高频升压的方式，其优点是效率高、小巧、输入电压范围很宽，缺点是高频电磁干扰较大，变压器设计、控制系统与结构设计较复杂，且后级逆变电压较高，逆变环节开关管损耗较大；方案设计二采用低压逆变方式，逆变环节开关管的损耗较小，但是采用工频升压，逆变器体积大，效率较低，但电路简单、辐射干扰小。这里我们选择方案一来做此设计。

3.3.1 小功率光伏并网逆变器的工作原理

图3-4小功率光伏并网逆变器的基本工作框路图

Fig. 3-4 Small Power Photovoltaic Inverter frame road map for the basic work

在此系统（如图3-4）中太阳能蓄电池板输出额定电压为62V的直流电，通过DC/DC变换器变换为400V直流电，接着经过DC/AC逆变后得到220V/50Hz 的交流电。系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电与电网的相电压同步。

3.3.2系统控制方案

图3-5为光伏并网逆变器的主电路拓扑图。此系统由前级的DC/ DC变换器和后级的DC/AC逆变器组成。DC/DC变换器的逆变电路可选择的形式有半桥式、全桥式和推挽式几种。考虑到输入电压较低，决定采用推挽式电路。DC/DC 变换器由推挽逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成，它将太阳能蓄电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。DC/AC逆变器的主电路采用全桥式结构，由4个MOS管构成，它将400V的直流电转换成为220V/50Hz的工频交流电。

毕业论文DCAC逆变器的设计

1 绪论 (1) 1.1 DC/AC逆变器的基本概念 (2) 1.2 逆变器的分类和用途 (3) 1.2.1 逆变器的基本分类 (3) 1.2.2 逆变器的用途 (4) 1.3 DC/AC逆变器的发展背景和发展方向 (4) 1.3.1 DC/AC逆变器的发展背景 (4) 1.3.2 DC/AC逆变器的发展方向 (5) 2 逆变器的主电路研究 (6) 2.1逆变系统基本工作原理 (6) 2.2 SPWM波的生成原理及控制方法分析 (6) 2.2.1 PWM控制的理论基础 (7) 2.2.2 PWM逆变电路及其控制方法 (8) 2.3 逆变器的主电路分析 (10) 2.3.1 低频环节逆变技术逆变器 (10) 2.3.2 高频环节逆变技术 (13) 3 小功率光伏并网系统的逆变器设计 (15) 3.1光伏发电的发展现状及前景 (15) 3.1.1 国外光伏发电现状及前景 (15) 3.1.2 国内光伏发电现状及前景 (16) 3.2 并网逆变器的拓扑 (16) 3.2.1低频环节并网逆变 (17) 3.2.2 高频环节并网逆变 (18) 3.2.3非隔离型并网逆变 (18) 3.3 小功率光伏并网逆变器的设计 (19) 3.3.1 小功率光伏并网逆变器的工作原理 (19) 3.3.2系统控制方案 (20) 3.3.3 TMS320F240软件控制流程 (25) 3.3.4系统保护 (26) 4 光伏并网逆变器的控制策略研究 (28) 4.1 输出控制方式 (28) 4.2 输出电压控制策略 (28) 4.3 输出电流控制策略 (29) 4.4 控制策略的选择和参考电流的确定 (30) 5总结 (32) 1 绪论

车载逆变电源设计文献综述

《车载逆变电源设计》文献综述 车载逆变电源是将汽车发动机或汽车电瓶上的直流电转换为交流电，供一般电器产品使用，是一种较方便的车用电源转换设备。它是常用的车用汽车电子用品，通过它可以在汽车上使用平时我们用市电才能工作的电器。比如电视机、笔记本电脑、电钻、医疗急救仪器、军用车载设备等，可应用于各个行业领域。以正弦波输出的车载逆变电源可提供不间断的高质量交流电，可适应任何领域，但其技术要求高，电路结构比较复杂。 一、研究意义 笔者认为，研究车载逆变电源有以下意义： 第一，研究车载逆变电源可以广泛用于日常生活、计算机、邮电通信、电力系统和航空航天等领域，它的开发和应用在我们的生活中起着至关重要的作用。 第二，中国进入WTO之后，国内市场私人交通工具越来越多，所以车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，给人们的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装备用品。 第三，车载逆变器是一种能够将12V直流电转换为市电相同的220V交流电，供一般电器使用，是一种很方便的车用电源转换器，它在国内外很受欢迎。 第四，正弦波车载逆变电源的发展和应用在节约能源及环境保护方面都具 有深远的意义。 二、资料来源和范围 （一）图书馆馆藏图书 在图书馆馆藏图书M类中搜索到以下相关资料：王兆安，黄俊主编《电力电子技术》；金海明主编《电力电子技术》；邓嘉主编《机电工程》；曹保国主编《电气自动化》等书籍。 （二）期刊数据库检索 主要利用CNKI数据库（china national knowledge infrastructure）。数据库访问地址为：https://www.sodocs.net/doc/091990734.html,。 在使用上述数据库搜索的过程中，笔者选择中国学术期刊数据库，在“摘要” 字段中，以“车载逆变电源”为关键词进行检索，文章结果显示有71篇相关论文，对笔者有直接参考价值的有：袁义生著《一种高效逆变电源及绿色工作模式的研究》、曹保国著《小功率车载逆变电源的设计》、朱保华著《对车载逆

太阳能逆变器开发思路和方案

内容摘要：摘要：针对光伏并网发电系统中关键部件——逆变器的结构设计与控制方法研 究进行了详细分析和阐述。从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发，分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法，比较其运行效率和控制效果。对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述，指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。 摘要：针对光伏并网发电系统中关键部件——逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发，分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法，比较其运行效率和控制效果。对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述，指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。关键词：光伏并网发电系统；逆变器；拓扑结构；最大功率点跟踪；孤岛效应 O 引言 由于传统能源的枯竭和人们对环境的重视，电力系统正面临着巨大变革，分布式发电将成为未来电力系统的发展方向。其中，光伏发电以其独特的优点，被公认为技术含量高、最有发展前途的技术之一 。但是光伏发电系统存在着初期投资大、成本较高等缺点，因而探索高性能、低造价的新型光电转换材料与器件是其主要研究方向之一。另一方面，进一步减少光伏发电系统自身损耗、提高运行效率，也是降低其发电成本的一个重要途径。逆变器效率的高低不仅影响其自身损耗，还影响到光电转换器件以及系统其他设备的容量选择与合理配置。因此，逆变器已成为影响光伏并网发电系统经济可靠运行的关键因素， 研究其结构与控制方法对于提高系统发电效率、降低成本具有极其重要的意义[5] 。 本文从电网、光伏阵列以及用户对于并网逆变器的要求出发，分析了不同的逆变器拓扑结构与控制方法，比较了其运行效率和控制效果。对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟 待解决的技术问题进行了综合，进一步指出了光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。 1 光伏发电系统对逆变器的要求光伏并网发电系统一般由光伏阵列、逆变器和控制器3 部分组成。逆变器是连接光伏阵列和电网的关键部件，它完成控制光伏阵列最大功率点运行和向电网注入正弦电流两大主要任务。 1 ．1 电网对逆变器的要求逆变器要与电网相连，必须满足电网电能质量、防止孤岛效应和安全隔离接地3 个要求。为了避免光伏并网发电系统对公共电网的污染， 失真度的主要因素之一是逆变器的开关频率。在数控逆变系统中采用高速DSP等新型处理 器，可明显提高并网逆变器的开关频率性能，它已成 逆变器应输出失真度小的正弦波。影响波形 为实际系统广泛采用的技术之一；同时, 逆变器主功率元件的选择也至关重要。小容量低压系统较多地使用功率场效应管（MOSFET），它具有较低的通态压降和较高的开关频率；但MOsFET随着电压升高其通态 电阻增大，因而在高压大容量系统中一般采用绝缘栅双极晶体管（IGBT）；而在特大容量系 统中，一般采用可关断晶闸管（GTO）作为功率元件［6］。 依据IEEE 2000-929 ［7］和UL1741［8］标准，所有并网逆变器必须具有防孤岛效应的功能。孤岛效应是指当电网因电气故障、误操作或自然因素等原因中断供电时，光伏并网发电系统 未能及时检测出停电状态并切离电网，使光伏并网发电系统与周围

PWM逆变器控制电路设计

SPWM逆变器控制电路设计 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下目的：一个单相 50HZ/220V逆变电源，外部采用：交流到直流再到交流的逆变驱动格式。在220V/50HZ外电源停电时，蓄电池就逆变供电。在设计电路时，主要分为正负12V稳压电源到SPWM波发生器（其中载波频率5KHZ）至H逆变电路再到逆变升压变压器再由220V/50HZ输出. 二、课程设计的要求 1注意事项 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入直流流电源： 正负12V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流：

电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 3.在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能 力 4.课题设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说 明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。 报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图。 5.课程设计用纸和格式统一 三设计内容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 根据要求，整流电路采用二极管整流桥电容滤波电路，其电路图如图2.1所示：

SPWM逆变电路的工作原理 PWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变逆变输出频率。 1．PWM控制的基本原理 PWM控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）理论基础:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同

逆变电源设计报告a.(DOC)

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.

车载逆变器设计毕业设计

摘要 车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz 交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。 本文重点对车载逆变器进行研究。将逆变器分为逆变电路，控制系统和滤波电路三个主要部分。 逆变桥采用三相全桥逆变电路，为了简化整个逆变主电路的设计，逆变电路采用了将IGBT单元；驱动电路；保护电路等结合在一起的IPM。控制系统由控制调节器，矫正环节和时间比例控制及脉冲形成环节构成。 本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。 关键词：车载逆变器脉冲调宽保护电路正弦波SG3525A

Abstract 12V DC car inverter can the car into 220V/50Hz AC electronic devices, commonly used in car electronic equipment. Inverter application in daily life is very broad, such as laptop computers, video recorders, and some electric tools. The design of the inverter can be divided into three main parts: the power stage circuit,control system and filtering circuit. Control system consists of PWM generating circuit,compensative circuit,and control regulator. This design has a flexible, applicable to a wide range of features, and can basically meet the practice needs. And the design of high frequency inverter with noise reduction, response speed and the circuit to adjust the flexible advantages. Designed to meet the development trend of miniaturization of the power inverter, lightweight, high-frequency and high reliability, low noise. Keywords:car inverter pulse, width modulated, protection, circuit sine wave, SG3525A

逆变器毕业设计成果

毕业设计成果（产品、作品、方案） 设计题目: 智能逆变器的设计与制作 二级学院航空电子电气工程学院 专业航空电子信息技术 班级航电1303班 学号 201300023036 姓名唐震 指导老师宋烨 二Ο一五年十二月二十日

诚信声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。尽我所知，除设计中特别加以标注的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名：指导教师签名： 年月日年月日

目录 摘要 (3) 1. 设计任务和设计思路 (4) 1.1 设计意义 (4) 1.2 设计要求 (4) 1.3 设计思路 (4) 1.4 方案选择 (4) 2. 硬件原理及其电路设计 (6) 2.1 CC-PWM变换器的基本原理 (6) 2.2 CC-PWM逆变器的数学模型 (7) 2.3 CC-PWM逆变器的主要控制方法 (9) 2.3.1 滞环电流控制方法 (9) 2.3.2 线性电流控制方法 (9) 2.3.3预测电流控制方法 (10) 2.4 改进型CC-PWM滞环电流控制器设计 (11) 2.4.1 正弦环宽滞环电流控制方案 (11) 2.5 模糊变环宽滞电流控制方案 (11) 2.6 模糊自整定PI控制器设计 (12) 2.6.1 控制方案 (12) 2.6.2 控制器设计 (13) 2.7 基于神经网络的模糊推理自整定PI控制器设计 (13) 2.7.1 控制方案 (14) 2.7.2 控制器设计 (14) 3.电路的制作 (15) 3.1 元器件的选择 (15) 3.1.1 GTR电力晶体管 (15) 3.1.2 MOSFET (15) 3.1.3 通态电阻 (15) 3.1.4 热阻 (16) 3.1.5 输入电容 (16) 3.1.6栅极驱动电压 (16) 3.2 元器件的焊接 (16) 3.2.1 焊接要点 (16) 3.2.2 注意事项 (17) 3.3 电路调试 (17) 3.3.1 检测各个参数点 (17) 3.4成品展示 (18) 设计总结 (19) 参考文献 (20)

逆变器驱动在电机中的运用

逆变器驱动在电机中的运用 日益严格的国际法规、逐渐上涨的能源成本，以及对二氧化碳过量排放的关注，均是提高新型和现有工厂生产效率的关键因素。在某些设备中，可实现60％-70％的节省，而且投资回报率可在数月内实现，而非几年。多数情况下，电动机和泵能耗占工厂能耗一半以上，因而，这些往往是制定战略和计划生产过程各环节能源使用量的关键所在。需考虑的主要方面如下。 有效的功率因数校正将提高电网供电质量。这是交流（AC）驱动和交流-直流（AC-DC）电源器的重要考虑因素。为电感负载（例如电机）添加功率因数校正电容器（例如爱普科斯的PP薄膜型电容器），能适度提高能源效率，但在电力公司按照其费率结构处以低功率因数罚款时，可能带来显著成本节约。可采用自动功率因数校正系统，根据不同负荷条件切换内外电容器。 对于功耗测量，由于额外布线需求最小，无线功率计提供了快速简便的改造方案。在全球有超过13家供应商提供各种常规和无线功率计，其包括ABB、梅兰日兰和施耐德电气公司的产品。 现在，逆变器驱动（VSD）更为有效，主要原因是功率半导体方面的发展。部分单相交流驱动效率高达95％或以上。ABB、艾伦布拉德利、三菱、欧姆龙、派克、施耐德电气和西门子是高效率电机、驱动和控制器的领先供应商。RS Components提供单相和三相驱动，以及光谱较低电力端用自制直流伺服电机控制器。 尽管与泵和电机相联，但VSD也可用于提高气动系统的效率。预计在典型制造工厂内，气动使用10%-15％的电能，并控制空气供给，以使其随需求准确变化，能够在部分设备中直接节约高达30%的能源。当然，选择大小合适的作业用电机是优化系统效率最重要的因素之一。 欧洲标准EN 60034-30:2009定义了量程（2、4和6极）在0.75kW至375kW之内3相电机效率法律规定。自2011年6月11日起，此类电机必须达到IE2-高效率标准；并且从2015年起，应符合IE3-超高效标准。电机设计进步、轴承技术提高及电机控制智能化，是促使电机效率提高的主要因素。例如，电机重组用SKF深槽轴承比其他SKF轴承减少30%-50%的摩擦损失。这延长轴承寿命并提高了效率，无需花费成本便可更换整个电机。ABB生产的M3系列为三相电机是不错的选择，松下和帕瓦罗是单相应用程序的大众选择。 在过去几年内，用以提供工厂中电子系统正确操作条件的AC-DC电源供应器而言，其效率从约80％上升到95％。然而，值得注意的是，制造商常常引用满负荷下的效率数字。电源供应器在全负荷时引用效率图，因此，确保所选电源配置效率与实际应用匹配尤为重要。RS提供来自领导品牌的一千多种AC-DC电源供应器，包括爱斯太克、明纬及宝威。 当然，工厂维修对总能源效率有重大影响，特别是对于传输系统。在有效推动一条衰退传动链时具有一定局限性。对此，RS也可提供帮助，为您提供品种齐全的设施维修产品和设备。

逆变电路课程设计

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；

光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究

光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究 摘要：光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地抑制谐波污染，本文提出了一种新的无源滤波器的结构设计，并且建立了一个交直交变流器与无源滤波器的Simulink 仿真模型。通过比较接入无源滤波器前后电流和电压的变化，对电流和电压波形进行傅里叶变换，得到它的频谱分析曲线。仿真结果表明：该滤波器的设计方法具有可行性和有效性，能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量，并且满足当前电力系统的要求。 关键词：光伏逆变器；无源滤波器；傅立叶变换 0 引言光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地提高电能质量，洁净电网，电网谐波治理问题已经愈来愈引起国内外学者和专家关注[1]。 滤波器具有消除谐波和提供无功补偿的功能，在治理谐波的问题上处于重要的位置。传统的滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。有源滤波器存在着高成本、功能单一等缺点的限制，同时光伏发电系统受阳光、温度等不确定因素的影 响比较大，使得光伏阵列的直流母线利用率较低[2] 。无源滤波

器因其结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点，成为电力系统中最普遍的谐波抑制设备[3] 。在交流系统中，无源滤波器不仅可以起到滤波作用，而且还可以兼顾无功补偿的需求。因此它成为传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段。 本文提出了一种新的无源电力滤波器，理论分析了该无源滤波器的可行性。利用Simulink 搭建系统仿真模型，同时采集滤波前和滤波后的电压、电流量，分别对其进行傅立叶变换，得到相应的频谱分析曲线。仿真结果表明，该无源滤波器能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量。 1无源滤波器的结构设计 无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联[4]。本文中无源滤波器是通过电感、电容和电阻一系列的串并联来达到滤波的效果，其结构简图如图 1 所示。 图 1 中所示的U、V、W 分别代表光伏逆变器输出的三相交流电。由于这其中含有很高的高频分量，因此我们通过必须接入三相无源滤波器，滤去当中的谐波分量来满足电力系统的要求。其中，电感L10和L20是含有电阻性的电感，L1 是纯电感，串联在电网当中的电感L1 主要是滤去电网中 电压的谐波分量。无源滤波器作为低通滤波器，频率高于其谐振

逆变电源 毕业设计 2008

系：电气与信息工程系 专业：电气工程及其自动化班级： 0404 学号： 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 2008年月日

诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月日

湖南工程学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：15kV A逆变电源设计 姓名陈欣宁系电气系专业_电气工程及其自动化班级学号 指导老师职称讲师教研室主任 一、基本任务及要求： 主要设计内容如下： 1、理解逆变电源的工作原理，确定系统主电路： 包括主电路结构的选择，逆变功率器件的选择，参数计算 2、确定系统驱动电路 3、设计系统的控制电路（包括保护电路、触发电路等） 4、提交毕业设计论文和图纸 参数如下: 直流侧输入电压:750V 输出交流电压:380/220V 输出频率:50HZ 容量:15kVA 进度安排及完成时间 1、2月26日至3月15日：查阅资料；写开题报告;确定总体方案。 2、3月16日至3月29日：毕业实习、撰写实习报告。 3、3月30日至4月15日：确定系统主电路 4、4月16日至4月26日：确定系统驱动电路 5、4月27日至6月2日：设计系统的控制电路 6、6月3日至6月12日撰写毕业设计论文。 7、6月13日至6月14日：指导老师评阅、电子文档上传FTP。 8、6月15日至6月18日：毕业设计答辩。

无源三相PWM逆变器控制电路设计-参考模板

无源三相PWM逆变器控制电路设计 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1注意事项 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据

输入交流电源： 三相380V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流： 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 3.在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能 力 4.课题设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说 明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。 报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图。 5.课程设计用纸和格式统一 三设计内容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图

根据要求，整流电路采用二极管整流桥电容滤波电路， 其 电路图如图2.1所示： 图2.1 考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形 a ）电路原理图 b ）轻载时的交流侧电流波形 c ）重载时的交流侧电流波形 1. 其工作原理如下所示： 该电路中，当某一对二级管导通时，输入直流电压等于交流 侧线电压中最大的一个，该线电压既向电容供电，也向负载供电。 当没有二级管导通时，由电容向负载放电，u d 按指数规律下降。 设二极管在局限电路电压过零点δ角处开始导通，并以二极 管VD 6和VD 1开始同时导通的时刻为时间零点，则线电压为 a)c)R 462 i i

车载逆变电源系统的研究外文翻译

变频器保护和实时监控系统 [摘要] 在现代，人们已经设计和建造出了关于保护和监控直流/交流转换器的系统，该系统是由一个快速反应的硬件保护单元、负载保护装置和自动检测故障发生的逆变器，同时附上一个计算关键操作步骤参数的微控制单元所组成。 文章并不是研究控制装置发生故障的情况。由硬件结构和模拟传感器组成的控制单元是一个不仅低成本而且稳定可靠的控制单元。 实验结果表明，该实时系统能确保变频器正常运行并且还能监控故障的发生，任何由交流电机驱动的逆变电源都能用此装置来增加系统稳定性，此装置还可用于可再生能源系统中，等等。 一、简介 DC/AC电源逆变器在今天主要用于不间断的供电系统中，例如：感应热量和再生能源系统。其功能是通过改变电压的幅值和频率将输入进来的直流电压转变成工作需要的交流电压。 这种逆变器的参数规格有输入、输出电压的范围，输出电压频率范围和最大的输出功率。所以这种逆变器在大小操作系统中运用很广泛。 1. 逆变器一般要求工作在比较严格的环境内，因为经过此种逆变器而输出的的电压、电流会供给对参数变化非常敏感又昂贵的设备。 2. 由于变频器经常在恶劣环境下被运用，所以其本身具有自我保护的功能。 例如：应用在可再生能源和其他案例中关于温度和湿度的敏感变化。变频器都能在一定的承受范围内正常工作。 3. 随时记录下逆变器的运行过程中的数据变化，假如设备出现故障，此设备都能

将故障原因告知使用者。 考虑到对于逆变器的保护，设计师们通常采用特殊的保护装置和控制电路。运用最为广泛的保护方式是过电流保护，但是这种方式不是经常都有效，因为保险丝的动作时间太长，动作反应相对缓慢，有时难以起到预想的效果，因此是需要格外配备保护设备的继电器、限流电感。 滤波器具有抑制直流电源和瞬间负载的电压、电流变化引起的高次谐波的能力，同时它的缺点是会增加逆变器的功率损耗，和设备的成本、重量。电源逆变器有内在的过流保护功能，能适当设计成与直流电感连接来构成过载保护的条件。 电压源逆变器（逆变器）包括一个滤波器的输出阶段，因此有一个输出短路条件的限制，这个限制称为输出滤波电感的电流上升率。 在前面的情况下，在高电感的情况下会导致逆变器损耗增加。如果上述任何数量的超过预定的限制，将会产生一个由直流电源供应的驱动电机关闭的信号，将会影响到直流电源的输出。 在电机驱动应用中，变频器通常只用作过载保护或者作为一种使用侵入电流传感技术来起作用，用它来测量直流电流或负载电流或特殊电机控制算法技术。 然而，上述方法的实施都是在没有充分检测所有可能发生故障的情况下执行的，例如:一种直流环节中关于电容短路的电路。如下图所示：

多电平逆变器毕业设计论文

南京工程学院 车辆工程系 本科毕业设计（论文） 题目：多电平逆变器设计 专业：自动化（车辆电子电气）班级： K车电气071 学号： 学生姓名： 指导教师：副教授 起迄日期：2011.2.21～2011.6.10 设计地点：车辆工程实验中心

摘要 近年来在运动控制领域多电平中压变频器的开发研究得到了广泛关注，多电平逆变器使得电压型逆变器的大容量化、高性能化成为可能，具有降低开关管耐压值，减小开关管电压应力，改善输出波形质量，提高系统的电压和功率等级等优点，研究和开发多电平逆变器，无论在技术上还是在实际应用上都有十分重要的意义。所以多电平技术由于越来越广泛的应用于高压大功率领域。目前，在高压大功率领域中，二极管箝位型三电平变换器是研究最多，应用最广的一种多电平拓扑结构。[1] 本文主要对二极管箝位型三电平逆变器进行研究，以此拟作为今后进一步研究的基础。 论文首先详细地介绍了三电平逆变器的工作原理，并在此基础上详细分析了其特性，综合比较了多电平逆变电路三种典型拓扑结构的优缺点。 然后，研究了三电平逆变器空间电压矢量调制技术的基本原理，分析了空间电压矢量调制算法相对于其它方法的优点。详细分析了空间电压矢量调制算法，并给出PWM波的计算公式和开关动作次序。对开关矢量的作用顺序作了有利于中点电压控制的优化，使仿真和实现都比较容易。 最后，分析了三电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题的产生。介绍了一种实现中点电压平衡的理论。提出了一种基于MATLAB的建模方法，并通过MATLAB/SIMULINK仿真结果验证了该方法的正确性。采用MATLAB/SIMULINK仿真软件对所推导的三电平逆变器SVPWM调制算法进行了仿真分析，证明了该调制算法的正确性。并与两电平SVPWM调制算法的仿真进行了比较，进一步证明了三电平SVPWM调制算法在谐波抑制和减小器件开关损耗方面的优越性。 关键词：多电平逆变器；空间矢量脉宽调制；中点平衡；MATLAB/SIMULINK仿真

无源三相PWM逆变器控制电路设计65427

目录 第一章：课程设计的目的及要求 (2) 第二章整流电路 (5) 第三章逆变电路 (9) 第四章PWM逆变电路的工作原理 (11) 第五章三相正弦交流电源发生器 (14) 第六章三角波发生器 (15) 第七章比较电路 (16) 第八章死区生成电路 (18) 第九章驱动电路 (20) 附录 参考文献 课程设计的心得体会

第一章：课程设计的目的及要求 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 自立题目 题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计 注意事项： ①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，

②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计容。 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入交流电源： 三相380V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流： 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH

设计容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。

逆变电源的设计开题报告

逆变电源的设计开题报告 毕业设计材料之二本科毕业设计(论文)开题报告题目：基于单片机的逆变电源设计课题类型：设计□ 学生姓名：学号：专业班级：学院：指导教师：开题时间：一、毕业设计内容及研究意义毕业设计论文内容设计一种基于AT89C51控制SA4828的逆变电源，它采用IGBT作为功率器件，IR2110作为IGBT的驱动芯片，并采用恒U/F的控制策略。毕业设计论文的研究意义1.可灵活地调节输出电压或电流的幅度和频率通过控制回路，我们可以控制逆变电路的工作频率和输出时间的比例，从而使输出电压或电流的频率和幅值按照人们的意愿或设备工作的要求来灵活地变化。 2.可将蓄电池中的直流电

转换成交流电或其他形式的直流电，这样就不会因为交流电网停电或剧烈变化而影响工作。 3.可明显地减小用电设备的体积和重量，节省材料在很多用电设备中，变压器和电抗器在很大程度上决定了其体积和重量，如果我们将变压器绕组中所加电压的频率大幅度提高，则变压器绕组匝数与有效面积之积就会明显减小，变压器的体积和重量明显地减小了。4．采用逆变技术的电源还具有高效节能的优越性，表现在如下几个方面：1)在许多应用交流电动机的场合，在其负载变化时，传统的方法是调节电动机的通电时间所占比例，这样电动机就会频繁地制动、起动。而电动机的起动、制动消耗的能量往往很大，如使用变频电源来调节电动机做功的量，则可节约很大一部分能量。 2)采用逆变技术的电源，其变压器的体积和重量大大减小了，也即减小了铁心横面积和线圈匝数。变压器本身的损耗主要包括原、副边铜耗和铁芯损耗，铁

芯横面积和线圈匝数的大幅度减小也就大大降低了铜耗和铁耗。因此，采用逆变技术大大提高变压器的工作频率，使得变压器的损耗变得比工频工作时小得多，从而达到节能的目的。3)传统的、采用工频变压器的整流式电源设备的功率因数一般在之间，这是因为其电流谐波成分和相移角都比较大。在逆变电源中，如果用功率因数校正技术，能使输入电流的谐波成分变得很小，从而使功率因数约为1，节能的效果非常明显。 5.动态响应快、控制性能好、电气性能指标好于逆变电路的工作频率高，调节周期短，使得电源设备的动态响应或者说动态特性好，表现为：对电网波动的适应能力强、负载效应好、启动冲击电流小、超调量小、恢复时间快、，输出稳定、纹波小。 6.电源故障保护快于逆变器工作频率高、控制速度快，对保护信号反应快，从而增加了系统的可靠性。另外，现代越来越复杂的电子设备对电源提出了各种各样的负载要

2012届车载逆变电源毕业设计

兰州工业高等专科学校 毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目: 车载逆变电源设计 专业: 电气自动化技术 班级: 电自09-1 学号: 200902101107 姓名: 陈琪 指导教师: 王淑红 二〇一一年十二月二十日

摘要 车载逆变器就是一种能把汽车上12V直流电转化为220V/50Hz交流电的电子装置,是常用的车用电子用品。在日常生活中逆变器的应用也很广泛,比如笔记本电脑、录像机和一些电动工具等。 本设计主要基于开关电源电路技术等基础知识，采用二次逆变实现逆变器的设计。主要思路是：运用TL494以及SG3525A等芯片,先将12V直流电源升压为320V/50Hz的高频交流电，再经过整流滤波将高频交流电整流为高压直流电，然后采用正弦波脉冲调制法，通过输出脉冲控制开关管的导通。最后经过LC工频滤波及相应的输入输出保护电路后，输出稳定的准正弦波，供负载使用。 本设计具有灵活方便、适用范围广的特点，基本能够满足实践需求。而且本设计采用高频逆变方式，具有噪声降低、反应速度提高以及电路调整灵活的优点。设计符合逆变电源小型化、轻量化、高频化以及高可靠性、低噪声的发展趋势。 关键词车载逆变器脉冲调宽保护电路正弦波TL494 SG3525A

目录 摘要 (Ⅱ) 1 绪论......................................................... 错误！未定义书签。 1.1 车载逆变器及其发展................................ 错误！未定义书签。 1.2 逆变电源技术的发展概况 (4) 1.3 逆变电源的发展趋势................................ 错误！未定义书签。 2 设计总体目标 (6) 2.1 设计要求及系统指标 (6) 2.2 总体方案的选取 (6) 2.2.1 方案比较 (6) 2.2.2 方案论证 (6) 2.2.3 方案选择.......................................... 错误！未定义书签。 3 整体电路设计 (8) 3.1 逆变电源整体框图 (8) 3.2 脉宽调制技术及其原理 (11) 3.2.1 PWM控制的基本原理 (11) 3.2.2 PWM逆变电路 (12) 3.3 正弦波脉宽调制技术的实现方法 (14) 3.3.1 软件生成法 (15) 3.3.2 硬件调制法 (15) 4 逆变电源元器件特性及各部分电路设计 (17) 4.1 逆变电源主要分立元件及其应用 (17) 4.1.1 场效应管 (17)