单相逆变电源控制系统硬件设计毕业论文.doc

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1、毕业设计（论文）专用纸单相逆变电源控制系统硬件设计毕业论文目录摘要IAbstractII1绪论11.1引言11.2国内外研究现状及趋势21.2.1逆变电源研究的技术现状21.2.2逆变电源技术研究的发展趋势31.3本文的研究目的及内容41.4逆变电源的控制策略62SPWM控制原理102.1PWM概述102.2PWM波形的基本原理112.3SPWM的调制方式112.3.1单极性SPWM调制122.3.2双极性SPWM调制132.4SPWM实现方式142.4.1比较器实现SPWM142.4.2专用集

2、成电路实现SPWM142.4.3单片机实现SPWM142.4.4DSP实现SPWM143逆变电路建模及主电路参数计算163.1单相全桥式逆变电路拓扑图及等效电路163.2单相全桥逆变电路的数学模型173.2.1连续状态空间模型17——————————————————————————————————————————————第51页毕业设计（论文）专用纸3.3单相逆变器主电路设计183.3.1负载参数计算183.3.2输出LC滤波器的设计193.3.3IGBT模块的选择194控制策略及系统仿真214

3、.1PID概述214.2数字PID控制214.3PID参数的整定原则224.4双闭环控制的原理235硬件电路设计275.1控制芯片选择275.2采样与信号调理电路295.3IGBT驱动电路设计315.4保护模块设计335.5其他辅助电路335.5.1时钟电路335.5.2复位电路345.5.3仿真器连接JTAG355.5.4故障保护单元355.5.5SCI接口电路355.6电磁兼容设计35结束语38致谢39参考文献40附录42———————————————————————————————————

4、———————————第51页毕业设计（论文）专用纸1绪论1.1引言逆变是对电能进行变换和控制的一种基本形式，它完成将直流电变换成交流电的功能，现代逆变技术就是研究现代逆变电路的理论和应用设计方法的学科。这门学科综合了现代电力电子开关器件技术、现代功率变换技术、模拟和数字电子技术、PWM技术、开关电源技术和现代控制技术等多种实用设计技术，己被广泛的用于工业和民用领域中的各种功率变换系统和装置中。随着电力电子技术的飞速发展和各行各业对电气设备控制性能要求的提高，逆变技术在许多领域获得了越来越广泛的

5、应用。下面列举的是其几个方面的主要应用。(1)光伏发电能源危机和环境污染是目前全世界面临的重大问题，开发利用新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术之一，充分开发利用太阳能是世界各国可持续发展的能源战略决策，其中光伏发电最受瞩目。太阳能光伏发电就是将由太阳电池阵列产生的直流电，通过逆变电路变换为交流电供给负载或并入电网，供用户使用。(2)不间断电源系统在通信设备、医疗设备等对电源持续供电要求高的设备中都需要采用不间断电源UPS。UPS的主要构件有充电器和逆变器。在电网有电时

6、，充电器为蓄电池充电，负载由电网供电：在电网停电时，逆变器将蓄电池提供的直流电逆变成交流电供给用电设备。(3)交流电动机变频调速采用逆变技术将普通交流电网电压变化成电压、频率都可调的交流电，供给交流电动机，以便调节电动机的转速。(4)直流输电——————————————————————————————————————————————第51页毕业设计（论文）专用纸由于交流输电架线复杂、损耗大、电磁波污染环境，所以直流输电是一个发展方向。首先把交流电整流成高压直流电，再进行远距离输送，然后再逆变成交

7、流电供给用电设备。(5)风力发电风力发动机因受风力变化的影响，发出的交流电很不稳定，并网或供给用电设备都不安全。可以将其整成直流，然后再逆变成比较稳定的交流，就能安全的并到交流电网上或直接供给用电设备。1.2国内外研究现状及趋势1.2.1逆变电源研究的技术现状随着逆变器控制技术的发展，电压型逆变电源出现了许多的变压、变频控制方法。目前采用较多的是脉宽调制技术即PWM控制技术，即利用控制输出电压的脉冲宽度，将直流电压调制成等幅宽度可变的系列交流输出电压脉冲，来控制输出电压的有效值、控制输出电压谐波

8、的分布和抑制谐波。由于PWM技术可以迅速地控制输出电压，及其有效地进行谐波抑制，因而它的动态响应好，在输出电压质量、效率诸方面有着明显的优点。根据形成PWM波原理的不同，大致可以分为以下几种：矩形波PWM、正弦波PWM(SPWM)、空间相量PWM(SVM)、特定谐波消除PWM、电流滞环PWM等。这四类PWM波各有优缺点，因而适用于不同的场合。本文主要讨论正弦波逆变器，因此主要讨论SPWM正弦脉宽调制法。SPWM正弦脉宽调制法是调制波为正弦波，载波为三角波或锯齿波的一种脉宽调制法，它是1964年由