单相逆变器的软件设计

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中小型风力发电系统单相并网逆变器

中小型风力发电系统单相并网逆变器

中小型风力发电系统单相并网逆变器作者:李鑫来源:《理论与创新》2018年第16期摘要:随着我国经济的不断发展,人们的生活质量在极大的程度上得到了提升。

生活质量的提升使得人们对能源的需求越来越大,为了满足人们对能源的需求,中小型风力发电系统随之出现在了人们的生活当中。

对于中小型风力发电系统而言,单相并网逆变器是中小型风力发电系统中必不可少的一部分。

由于单相并网逆变器对中小型风力发电系统运行的好坏有着一定的影响,所以,本文针对中小型风力发电系统单相并网逆变器进行相关的阐述。

关键词:中小型;风力发电系统;单项并网逆变器随着我国经济的不断发展,人们的生活质量随之得到了很大的提升。

在现如今这个先进的时代中,人们对于用电的需求也变得越来越大。

在时间的推移之下,能源问题也逐渐成为了关系人类生存发展的首要问题。

为了满足人们对用电的需求,以及让人们的生活在今后得到更好的发展,中小型风力发电系统随之出现。

而单相并网逆变器作为中小型风力发电系统中的核心部分,在近几年的发展中也得到了高度重视。

本文通过对常见的风力发电并网逆变器拓扑结构进行比较分析,阐述中小型风力发电系统单相并网逆变器。

1 中小型风力发电系统并网逆变器的控制策略分析对中小型风力发电系统而言,并网逆变器是其中发电并网系统的核心。

随着我国科技的不断发展,以及电力电子技术的不断提升,目前我国已经拥有了许多针对单相并网逆变器的控制策略。

其主要可表现在:电流三角波比控制、电流滞环控制、以及重复控制等。

在这些所有的控制策略当中,运用最为广泛的莫过于三角波比较控制。

对于中小型风力系统并网逆变器而言,由于风力发电并网逆变器的控制能让逆变器输出电流与电网电压同频,使之达到并网的目的,所以本文将通过以下几点对其进行相关的阐述。

第一,主电路拓扑。

针对风力发电单相并网逆变器系统的主电路拓扑而言,风力发电机发出的三相交流电经不控整流电单元得到直流电送入直流母线,经过电容滤液之后,在通过单相全桥逆变环节来得到交流电,在经过电感滤波之后,最终就可通过隔变压器并入电网。

单相全桥逆变电路毕业设计

单相全桥逆变电路毕业设计

2008级应用电子技术毕业设计报告设计题目单相电压型全桥逆变电路设计姓名及学号学院专业应用电子技术班级2008级3班指导教师老师2011年05月1日题目:单相电压型全桥逆变电路设计目录第一章绪论1.1整流技术的发展概况 (4)第二章设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图 (5)2.2电压型单相全桥逆变电路 (6)第三章仿真概念及其原理简述3.1 系统仿真概述 (6)3.2 整流电路的概述 (8)3.3 有源逆变的概述 (8)3.4逆变失败原因及消除方法 (9)第四章参数计算4.1实验电路原理及结果图 (10)第五章心得与总结 (14)参考文献 (15)第一章绪论1.1整流技术的发展概况正电路广泛应用于工业中。

整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。

桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。

常用来将交流电转化为直流电。

从整流状态变到有源逆变状态,对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。

基本原理和方法已成熟十几年了,随着我国交直流变换器市场迅猛发展,与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。

目前,整流设备的发展具有下列特点:传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。

系统的设计已经由固定式演化成模块化,以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。

加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用,为分散供电创造了条件。

从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。

高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术,方便了系统的扩展,有利于设备的维护。

由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器,使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。

新旗舰、新技术、新材料的应用,使高频开关整流器跃上了一个新台阶。

第二章 设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图原理框图等效图及其输出波形当开关S1、S4闭合,S2、S3断开时,负载电压u o 为正; 当开关S1、S4断开,S2、S3闭合时,u o 为负,如此交替进行下去,就在负载上得到了由直流电变换的交流电,u o 的波形如上图 (b)所示。

单相逆变器电路设计与仿真multisim

单相逆变器电路设计与仿真multisim

单相逆变器电路设计与仿真multisim【原创实用版】目录1.单相逆变器电路设计2.单相逆变器的建模与仿真3.控制思路与电路拓扑4.负载使用单相桥式整流5.电流内环与电压外环控制6.MATLAB 中的单相全桥逆变器电路建模与仿真7.利用仿真减少逆变器电路设计工时8.单相 LCL 并网逆变器 simulink 仿真9.逆变电路设计过程及仿真实例10.DC/AC:单相方波全桥逆变电路设计原理及实验仿真正文一、单相逆变器电路设计单相逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电路,其主要应用在太阳能发电、风力发电以及电力电子设备中。

在设计过程中,需要考虑电路的拓扑结构、控制策略以及负载特性等因素。

二、单相逆变器的建模与仿真建模是对电路的数学描述,仿真是利用计算机模拟电路的工作过程。

对于单相逆变器,可以使用 MATLAB 或 Multisim 等软件进行建模与仿真,以验证电路的性能指标是否满足设计要求。

三、控制思路与电路拓扑控制部分采用 PI 控制,包含电压外环和电流内环。

电压外环控制输出电压,电流内环控制输出电流。

电路拓扑采用全桥逆变电路,使用 LC 滤波器,负载为单相桥式整流电路。

四、负载使用单相桥式整流在单相逆变器电路中,负载通常使用单相桥式整流电路。

这种整流电路具有结构简单、工作效率高等优点,适合用于电压波形为矩形波的负载。

五、电流内环与电压外环控制电流内环和电压外环是逆变器控制策略的两个重要部分。

电流内环控制电流,电压外环控制电压。

通过这两个环路的联合控制,可以实现逆变器输出电压和电流的高效调节。

六、MATLAB 中的单相全桥逆变器电路建模与仿真在 MATLAB 中,可以通过 Simulink 工具箱搭建单相全桥逆变器电路模型,并进行仿真实验。

仿真结果表明,当同时打开绝缘栅双极型晶体管时,负载两端的电压和电流波形方向相同;当二极管 vd 同时导通时,电压和电流波形方向相反,理论分析与仿真实验结果完全一致。

单相逆变器的软件编程设计

单相逆变器的软件编程设计

单相逆变器的软件编程设计摘要逆变电源技术是电力电子技术的重要组成部分。

逆变电源是一种采用开关方式的电能变换装置, 它从交流或直流输人获得稳压、稳频的交流输出。

衡量逆变电源性能高低的主要指标是输出电压的品质,输出电压品质由以下特性来衡量: 稳压特性、稳频特性、波形特性、动态特性、电压调制特性。

逆变电源之所以能得到广泛应用,是因为它能实现以下功能:逆变电源能将直流电转换为交流电;变频,逆变电源能将市电转换为用户所需频率的交流电;变相,逆变电源能将单相交流电转换为三相交流电, 也能将二相交流电转换为单相交流电。

逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的20世纪60年代,逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的,器件的发展带动着逆变电源的发展。

最初的逆变电源采用晶闸管(SCR)作为逆变器的开关器件,称为可控硅逆变电源。

随着半导体技术和变流技术的发展,自关断的电力电子器件脱颖而出,相继出现了电力晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等等。

自关断器件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能。

由于自关断器件的使用,使得开关频率得以提高,从而逆变桥输出电压中低次谐波的频率比较高,使输出滤波器的尺寸得以减小,而且对非线性负载的适应性得以提高。

近十年来发展起来的新型电源控制技术,目前仍在不断地完善和发展之中,使逆变电源的性能有了质的飞跃。

本次是基于MOSFET管构建的逆变器软件编程设计,使用的核心器件为单片机AT89S52及功率驱动集成芯片IR2110。

本课题使用单片机AT89S52通过编程产生50Hz的准正弦方波,为逆变器提供输出功率信号,去推动MOS功率管。

本次设计采用的电路拓扑为单相全桥逆变电路,用两片IR2110驱动全桥电路,每片分别驱动上下MOSFET,其耐压为500V。

IR2110用于驱动全桥逆变器用以控制MOSFET的通断,在IR2110的外围电路使用二极管和齐纳二极管防止MOSFET 的同时导通而击穿。

基于stm32单片机的单相有源逆变电路的设计

基于stm32单片机的单相有源逆变电路的设计

基于stm32单片机的单相有源逆变电路的设计
基于STM32单片机的单相有源逆变电路的设计可以分为以下
几个步骤:
1. 选择逆变拓扑结构:根据需求选择合适的逆变拓扑结构,常见的有全桥逆变、半桥逆变等。

在选择时要考虑电路的效率、功率损耗、成本等因素。

2. 选择电源电压:确定输入电压范围,根据电源电压的不同,选择合适的电源处理电路,如滤波电路、电压稳压电路等。

3. 设计控制电路:使用STM32单片机作为控制器,设计相应
的控制电路。

该电路主要用于监测输入电压、输出电流、温度等参数,并实现对逆变桥开关管的控制,从而控制输出电压和输出频率。

4. 选择DC/AC逆变器模块:根据需要选择合适的逆变器模块,该模块通常由IGBT、二极管等组成,用于将直流电转换为交
流电。

5. 完善保护电路:设计逆变电路时,还需要考虑电路的过流、过压、过温等保护措施,以保证电路的安全可靠运行。

6. PCB设计和布局:将电路进行PCB设计和布局,使得电路
结构紧凑、布局合理,可控制电磁干扰。

7. 软件编程:使用STM32单片机的软件开发工具进行编程,
实现控制电路的功能和保护措施。

8. 调试和测试:对设计的逆变电路进行调试和测试,验证电路的性能和功能是否符合设计要求。

以上是基于STM32单片机的单相有源逆变电路的一个基本设计流程,具体的设计还需要根据实际需求进行调整和优化。

基于STM32的单相正弦波逆变器设计

基于STM32的单相正弦波逆变器设计

基于STM32的单相正弦波逆变器设计李加升;李稳国;宋歌【摘要】考虑当前光伏发电、风力发电等新能源逆变入网的需要,在比较了现有逆变器的基础上,针对低压小功率的逆变,设计了一种基于STM32的单相正弦波逆变器.该逆变器主要由控制模块、全桥式逆变模块、同步BOOST电路、信号采集与调理模块、信息显示模块、欠压过流保护模块等构成.逆变器采用SPWM正弦脉宽调制,经过IR2104产生两路反相的SPWM波,驱动4个开关管IRF540工作,并利用STM32完成电流/电压采样、调试和液晶显示的数据处理.经实际测式,该逆变器获得了较高的转换效率,较低的输出电压/电流误差.【期刊名称】《湖南城市学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(026)003【总页数】4页(P54-57)【关键词】全桥逆变;同步BOOST;SPWM控制【作者】李加升;李稳国;宋歌【作者单位】湖南城市学院信息与电子工程学院,湖南益阳 413000;湖南城市学院信息与电子工程学院,湖南益阳 413000;湖南城市学院信息与电子工程学院,湖南益阳 413000【正文语种】中文【中图分类】TM464在光伏发电、风力发电等新电源被广泛应用的今天,逆变技术的研究被广泛关注,而低压小功率的逆变电源是电子设备必不可少的部分.随着电力电子技术的发展和对电气设备在性能上的要求,以及不同应用领域对电源的技术要求,各行业对逆变电源的要求也在不断提高.在许多的电子设备中,要求逆变电源系统可靠性高、稳定度好、调节特性优良,而且体积小、重量轻[1-2].而控制信号产生电路是逆变器的核心,其性能优劣将直接影响整个逆变器的好坏.正弦波脉宽调制(SPWM)是逆变电路的核心技术,目前SPWM的产生方法有很多种,最基本的方法就是利用分立元件,采用模拟、数字混合电路产生SPWM[3-4].文献[5]提出了一种用数、模硬件电路产生SPWM的方法,此方法硬件电路复杂;文献[6]采用SPWM专用芯片SA828系列与微处理器直接连接生成SPWM,此方法生成的SPWM波形参数受专用芯片限制;文献[7]利用FPGA来生成SPWM波,虽然生成的SPWM波质量性能较好,可以灵活改变输出波形参数,但成本也相对较高.本文采用ARM 公司的32位单片机STM32作为主控芯片对单相正弦波逆变器进行了设计.基于STM32的单相正弦波逆变器方框图见图1.系统主要由STM32主控模块、驱动模块、同步BOOST模块、全桥逆变模块、信息采集模块、欠压过流保护模块及键盘显示模块组成,同步BOOST电路和全桥逆变模块组成系统的主电路.系统由单片机产生一路PWM,经驱动模块功率放大后,变为两路反相带死区的PWM,控制同步BUCK中的两个开关管,实现直流电输出升压.全桥逆变电路由单片机产生的2路反相SPWM波,经过驱动模块后生成的4路SPWM波信号控制.SPWM波控制逆变电路4个开关管的通断,将升压后的直流电转换为交流电[8].系统采用互感采样将交流输出电压电流反馈给单片机进行PID调节,实现稳压功能.将交流电压信号经过过零比较器后得到同频率的方波,再由单片机进行频率采样显示在液晶屏上,并可通过按键设定交流电输出频率,与采样频率比较后,进行PID调节,实现频率可调.通过控制欠压过流保护模块中的继电器通断,可以实现欠压过流保护.控制模块由STM32芯片及外围电路构成的最小系统,主要用于信号的采集和发出控制信号;数据采样模块以ADS1115芯片为核心,电压互感器和电流互感器采集输出端电压电流并通过BOOST输出[9];由过零比较器为主要核心构成的定时器捕获模块是为了得到交流输出频率和功率因子;同步BOOST电路使用开关管取代BOOST电路的续流二极管,并用两路反相的PWM驱动;全桥逆变模块通过单片机产生SPWM波控制4个开关管构成全桥式滤波电路,可提高效率;LCD12864模块显示电源的相关主要参数;过流欠压保护模块用于增强电路的安全性,通过检测电源的电压电流,从而控制继电器对整个电路进行保护.STM32单片机拥有512 KB的系统内可编程Flash、112个的快速I/O端口、11个定时器、实时时钟RTC、2个12位的us级的A/D转换器(16通道)、SPI串行端口,以及3种可以通过软件选择的省电模式.单片机主要起到电流电压采样、功率因数测量、信息显示以及过流欠压保护的作用,STM32最小系统部分由晶振电路、复位电路、显示电路组成.单片机最小系统需晶振电路来产生时钟频率.STM32电路采用8 MHz的晶振,CPU最高工作频率可达72 MHz.LCD12864带中文字库的12864内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块,其分辨率为128×64,内置8 192个16*16点汉字,和128个16*8点ASCII字符集,利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面.可以显示8×4行16×16点阵的汉字,也可完成图形显示.主电路由同步BOOST电路和全桥逆变电路组成,见图2.系统通过单片机产生PWM波控制BOOST电路升压,将BOOOST输出电压输送到逆变电路,同时利用正弦脉宽调制技术产生SPWM波给逆变电路实现DC-AC.STM32单片机产生1路PWM,经过I2104后变为两路反相带死区的PWM,控制同步BOOST电路中开关管的通断,由电感周期性充放电和后级电容滤波,使电压输出升高.利用电阻取样法将输出电压采集,反馈给单片机与设定值比较得到误差值,再根据误差值进行稳压调节.逆变部分则是由单片机产生两路反相的SPWM波,经过驱动芯片IR2104驱动后变成4路SPWM波分别驱动全桥的4个开关管,通过单片机的定时器功能每隔50 us取正弦波对应的1个占空比值,1个正弦波分为400个点,则逆变后的波形的周期T =50 us*400=20 000 us=20 ms,频率为f =1/T =50 Hz.由此可实现固定输出50 Hz的交流电.为了提高输出电压、电流控制精度,信号采集模块选用16位采样芯片ADS1115进行采样.系统首先通过电压互感器和电流互感器分别将输出电压、电流成比例缩小,再输入AD637将交流输出换算为真有效值后,由ADS1115采样后反馈给单片机.AD采样电路图见图3.欠压过流保护采用继电器控制电路的通断实现保护.单片机将反馈的电压值和电流值与设定值相比较,当电压低于20±0.5 V或高于28±0.5 V、电流超过1.7±0.1A时,单片机的PA.2口发出一个电平,通过对继电器开关的控制来实现对电路的保护,通过软件控制欠压过流保护具有自恢复功能.AD及继电器保护电路图如图4所示.开启总电源,系统进入初始化状态.然后,对输入电流、电压进行采样,若输出电压大于28 V或低于20 V、电流值大于1.7 A,则驱动继电器断开主回路,完成过流保护,5 s后控制继电器使电路正常工作.若电压电流值在正常范围内,则进行稳压调节,并通过液晶显示.本系统的主程序流程图如图5所示.在输入直流电压Us=21.5 ~26.5 V的条件下,使用数字万用表测量交流电压输出,用示波器测量输出电压波形及频率,测量结果见表1.负载采用50 Ω/50 W 可调滑线变阻器,在直流输入电压Us=24 V、负载为5 Ω时,调整输出交流电压为36 V,然后将负载电阻为10 Ω,测量输出电压的变化范围,具体数据参见表3,经计算最大变化范围为0.283 V.负载采用50 Ω/50 W,调整输出电压测出输入输出电压和电流,并计算出效率,具体数据见表3.由表3数据可知,输出效率最低时为83.1%.逆变系统设计时,设计的功能是当检测到当电压低于20±0.5 V或高于28±0.5 V、电流超过1.7±0.1 A时,继电器断开,以实现保护的目的.经实际测试,当电流为1.7±0.05 A时,继电器断开,具备过流保护及自恢复功能.本文设计了一种基于STM32的正弦波逆变器,主要通过BOOST升压,经全桥逆变后,结合SPWM的控制转换为交流电,再进行PID调节,实现稳压功能.结合STM32和LCD12864液晶显示器,实现友好的人机交互界面.利用了过流欠压保护技术,为逆变器提供了有力的安全保障.经组装和测试后,该逆变器能够实现输入直流电压Ui=21.5~26.5 V范围时,输出频率为f0=50±0.5 Hz的交流电压U0=36±0.5 V,输出可调频率20~80 Hz,电能转换效率达83%以上,其他各项指标均达到较为满意的效果.【相关文献】[1]王兆安, 刘进军. 电力电子技术[M]. 5版. 北京: 机械工业出版社, 2013.[2]张凯, 王祥. 基于STM32的新型SPWM逆变电源[J]. 电气自动化, 2012, 34(3): 52-54.[3]吕小涛. 基于DSP的正弦波逆变电源研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2009.[4]王小龙, 陈畅, 龚敏. 一种新型过流保护电路的设计[J]. 电子与封装, 2010, 87(7): 16-19.[5]罗秦. 基于STM32的DC-AC电源设计与研究[D]. 天津: 天津理工大学, 2015.[6]宗荣芳. 基于protel DXP的电路设计仿真[J]. 电子工程师,2005, 31(1): 41-47.[7]江国栋, 徐丽萍. 基于AD型单片机的中功率升压开关稳压电源设计[J]. 南京工业职业技术学院学报, 2009, 9(2): 12-13.[8]高玉峰, 胡旭杰, 陈涛, 等. 开关电源模块并联均流系统的研究[J]. 电子工程, 2011(02): 210-212.[9]付运旭. 高频全桥逆变电源设计与测试[D]. 济南: 山东大学,2012.。

基于LCL滤波的单相并网逆变器的设计

基于LCL滤波的单相并网逆变器的设计

基于LCL滤波的单相并网逆变器的设计张朝霞;文传博【摘要】并网逆变器作为发电系统和电网连接的核心装置,直接影响整个并网发电系统的性能,已成为国内外研究的热点.以单相全桥逆变器为研究对象,为更好地减小入网电流的总谐波失真,采用LCL型滤波器,具有更好的高频谐波抑制能力.控制策略使用双电流闭环控制,推导了控制方程,内环控制LCL滤波器中的电容电流,外环控制滤波后的电网侧电流,此控制方法使系统的稳定性和动态性能都得到了很好改善.设计了各元件的取值规则,建立了系统仿真模型,通过Matlab/Simulink仿真,证明了建立的单相并网逆变器可成功实现并网运行.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2019(022)002【总页数】6页(P83-88)【关键词】并网逆变器;滤波器;谐波抑制;双电流环控制【作者】张朝霞;文传博【作者单位】上海电机学院电气学院,上海 201306;上海电机学院电气学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TM464光伏发电和风力发电等新能源并网是能源可持续发展战略的重要问题。

许多国家都积极研发光伏发电、风力发电等新能源并网发电系统[1-4]。

目前,常用的新能源回馈电网的方案为:先把新能源转化成电能;再把电能调节成满足全桥逆变器所需的直流电压;最后由全桥逆变器将新能源回馈到交流电网。

在整个并网系统中,最核心的环节是逆变器,使用正弦脉宽调制逆变技术(Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM)。

这种方案采用了较多模拟环节,且其控制方法也比较落后,就使得并网逆变装置的并网效果不那么理想,使其应用受到限制。

针对并网逆变器技术的探索越来越多,面对以往控制技术的不足,人们提出了很多研究方向。

文献[5]将高速的数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)应用到并网逆变器的控制之中,使用数字控制与模拟控制结合实现理想的控制效果;文献[6]根据各系统情况的不同,采用不同的逆变器拓扑结构,如单相、三相、隔离等,且各结构之间可以进行组合,形成各种不同的形式,来满足更多的需求。

单相并网逆变器总体设计

单相并网逆变器总体设计

机械电气工程学院本科毕业设计(文)题目:院(系):专业:学号:姓名:指导教师:完成日期:石河子大学毕业设计(论文)任务书学院:科技学院系级教学单位:电气工程及其自动化学号2007185326学生姓名白喆杨专业班级电气07题目题目名称电力负荷预测模型与算法研究题目性质1.理工类:工程设计();工程技术实验研究型();理论研究型(√ );计算机软件型();综合型()。

2.管理类();3.外语类();4.艺术类()。

题目类型 1.毕业设计(√ ) 2.论文()题目来源科研课题()生产实际()自选题目(√ )主要内容1、逆变电源并网工作的研究2、滤波器在电路中的作用3、并网控制方法的研究4、采用LCL滤波器的并网过程仿真研究基本要求1.掌握并网工作的基本原理;2.给出电路设计的具体方案;3.学习matlab仿真软件;4. 绘制A0图纸一张,论文一本。

参考资料1、电力电子技术电工技术学报等期刊杂志2、三相电压型整流器的LCL滤波器分析与设计电力电子3、新能源并网发电的控制研究电力系统保护与控制4、DC-DC逆变技术及其应用陈道炼机械工业出版社周次1~3周4~8周9~10周11~14周15~18周应完成的内容查阅相关的中文资料,熟悉控制方法的工作原理,翻译一篇英文资料主电路的确定,参数设计控制方案的确定,控制电路的设计系统仿真研究撰写论文,答辩指导教师:鲁敏职称:讲师2011年3月5日系级教学单位审批:年月日摘要随着“绿色环保”概念的提出,以解决电力紧张,环境污染等问题为目的的新能源利用方案得到了迅速的推广,这使得研究可再生能源回馈电网技术具有了十分重要的现实意义。

如何可靠地、高质量地向电网输送功率是一个重要的问题,因此在可再生能源并网发电系统中起电能变换作用的逆变器成为了研究的一个热点。

本文以全桥逆变器为对象,详细论述了基于双电流环控制的逆变器并网系统的工作原理,推导了控制方程。

内环通过控制LCL滤波中的电容电流,外环控制滤波后的网侧电流。

基于STM32的单相逆变器并网系统设计与实现

基于STM32的单相逆变器并网系统设计与实现
基于STM32的单相逆变器并网系统设计与实现
徐贵鑫,金 海 浙江理工大学信息学院,浙江 杭州
收稿日期:2021年3月16日;录用日期:2021年4月8日;发布日期:2021年4月15日
摘要
本设计采用STM32单片机作为主控芯片,采用双极性SPWM调制方法,以单相全桥逆变电路为核心电路, 实现双逆变器的并网供电。提出一种新型主从控制方法,通过对主从机不同的SPWM调节速度的控制, 实现电流内环电压外环控制。提出了系统软启动以及过流之后重启动的控制思想,保证系统始终处于安 全工作状态,并且可以快速响应。通过UART完成两单片机之间通信,实现了从路输出相位跟随主路的 目标。利用SPI的通信模式与采样模块相配合,加入系统的PID算法的分段调节,实现了高精度的采样和 快速的系统闭环控制。本系统输出电压较为稳定,THD在2%以下,可以实现两逆变器输出电流按比例 分配为1:1、1:2、2:1,效率达到90%以上。
3.2. 驱动电路设计
驱动电路的意义是赋予 SPWM 能量,也就是让信号具备了一定的功率,达到 MOS 管的启动电压, 在本设计中采用的是以 IR2103 芯片为核心的驱动控制电路。该芯片是一个集成了双通道和栅极驱动的高 度集成模块,另外这款芯片是高速高压的,恰好可以满足设计的要求,轻松驱动后级的 IRF540 开关管。 这款芯片在 MOS 管的驱动电路、IFBT 的驱动方案中使用十分广泛。在此选用 5 V 的供电电压,并且在 供电端并联 1 μF 的电解电容,起滤波作用,C2 和 D1 为自举电容和自举二级管,由于后级 IRF540 的导 通电压需要,就必须设计自举电路,输出信号 Ho 与 SPWM 信号相同,输出信号 Lo 与 SPWM 信号互补。 IR2103 自举电路如图 2 所示。
Keywords

单相L并网逆变器的设计

单相L并网逆变器的设计

单相L并网逆变器的设计王明雷;侯波;董锋斌;南帅博;董金磊【摘要】文章设计了一种单相并网逆变器,建立了L型单相并网逆变器的数学模型.在此基础上,设计了PI型闭环控制系统,同时给出了系统主要软硬件设计.实验结果表明,所设计的L型单相并网逆变器具有良好的稳态性能和动态特性.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】3页(P61-63)【关键词】并网逆变器;PI控制器;单相【作者】王明雷;侯波;董锋斌;南帅博;董金磊【作者单位】陕西理工大学电气工程学院,陕西西安 723000;陕西理工大学电气工程学院,陕西西安 723000;陕西理工大学电气工程学院,陕西西安 723000;陕西理工大学电气工程学院,陕西西安 723000;陕西理工大学电气工程学院,陕西西安723000【正文语种】中文近些年,随着世界能源的枯竭,太阳能、风能、生物质能等作为清洁、易于开发的可再生能源,受到了世界各国政府的高度重视,而这些能源均需通过并网逆变器接入电网[1-3]。

因此,并网逆变器成了新能源发电系统的关键设备之一,其性能的优劣将直接影响到并网效果。

本文以L型并网逆变器为研究对象,给出了并网逆变器数学模型,同时推导了系统传递函数,并设计了并网逆变器PI控制器参数,同时对并网逆变器的入网电流、电网电压相位硬件电路以及相应的软件进行了设计。

最后,实验验证了所设计的并网逆变器性能。

L型并网逆变器的电路拓扑结构如图1所示,主要由四个功率开关管Q1~Q4,滤波电感L组成[4]。

其中,并网电流为iL,电网电压为Vs,RL是滤波电感及并网线路的等效电阻。

取并网电流iL为状态变量,基于KVL得:由式(1)可得iL与Vs,Vab的拉普拉斯变换关系为:忽略功率开关管和死区时间造成的非线性因素,可将SPWM调制器等效为比例环节,即:其中,kpwm是调制环节的放大倍数。

当系统开关频率远远大于调制信号频率,且无过调制时:为了对并网逆变器控制器进行设计,首先需要对逆变器进行开环系统性能分析。

基于DSP控制的单相光伏并网逆变器设计

基于DSP控制的单相光伏并网逆变器设计

摘 要 : 基于 T 30 并 网逆 变系统 , Bot C D 由 os D / C电路和逆 变桥组成.
详 细 介 绍 光 伏 并 网逆 变 器 最 大 功 率 跟 踪 ( P ) 实现 方法 、 变 器 电 网 跟踪 控 制 以 及 电 网 电 压 锁 相 控 制 , 给 出 MP T 的 逆 并
软 件 设 计 流 程 . 于 Mal 基 t b软 件 对 该 系 统 进 行仿 真验 证 , 研 制 了试 验 样 机 . 验 结 果 表 明 : 于 D P控 制 的单 相 a 并 实 基 S 光 伏 并 网逆 变 器 技 术 方 案 可 行 .
关 键 词 : 逆变系统 ; S ; P 锁相 D P MP T;
中图 分类号 : M6 T 1
文献 标识 码 : A
文章 编号 :63 102 1)305—5 17— 4(010—02 9 0
De i n o i l ha e p t v la c g i — o e t d sg f sng e p s ho o o t i r d c nn c e
b ig . Th sp p ri to u e h m p e e t t n o P rd e i a e n r d c st ei lm n ai fM PT ( a i m o rP i tTr c i g , o M x mu P we on a kn )
t e i v r e r c i g c n r l f o rg i h n e t r t a k n o t o we rd,a d t e PL o t o fg i o t g . S fwa ed sg o p n h L c n r lo rd v l e o t r e i n a

单相逆变器SPWM调制技术的仿真

单相逆变器SPWM调制技术的仿真

单相逆变器SPWM调制技术的仿真课程设计(论文)任务书电气学院学院11电力牵引专业(3)班一、课程设计(论文)题目单相逆变器SPWM调制技术的仿真二、课程设计(论文)工作自 2014年 6月 16日起至 2014年 6月 20 日止。

三、课程设计(论文) 地点: 电气学院机房四、课程设计(论文)内容要求:1.本课程设计的目的(1)熟练掌握MATLAB语言的基本知识和技能;(2)熟悉matlab下的simulink和simpowersystems工具箱;(3)熟悉构建单相桥式逆变器SPWM单极性和双极性调制的仿真模型;(4)培养分析、解决问题的能力;提高学生的科技论文写作能力。

2.课程设计的任务及要求1)基本要求:(1)要求对主电路和脉冲电路进行封装,并对调制度和载波比参数进行封装;(2)仿真参数为:E=100-300V; Ma=0.8-0.95; N=9-21; h=0.0001s,其他参数自定;(3)给出调制波原理图、相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及频谱图,要求采用subplot作图;(4)选取不同参数进行仿真,比较仿真结果有何变化,给出自己的结论。

(5)利用matlab下的simulink和simpowersystems工具箱构建单相桥式逆变器spwm单极性和双极性调制的仿真模型。

2)创新要求:封装使仿真模型更加美观、合理3)课程设计论文编写要求(1)要按照课程设计模板的规格书写课程设计论文(2)论文包括目录、正文、心得体会、参考文献等目录1.引言.......................................... - 8 -2.软件介绍...................................... - 9 -3.电力电子电路的仿真实验系统设计 ............... - 10 - 3.1实验系统总体设计 (10)3.2电力电子电路S IMULINK仿真,具有以下特点 (11)4.单相逆变器SPWM调制技术的仿真 ................ - 11 - 4.1单相逆变器SPWM调制电路的基本结构图.. (11)4.2单相逆变器SPWM调制电路的工作原理 (12)4.2.1 逆变器SPWM调制原理................... - 12 -4.2.2 SPWM控制方式......................... - 14 -4.3单相逆变器SPWM调制电路的S IMULINK模型. (16)4.3.1 单极性SPWM仿真的模型图................ - 16 -4.3.1 单极性SPWM仿真的模型图................ - 18 -4.4模型参数的设定模型仿真图及其分析.. (20)4.3.1 单极性SPWM仿真 ....................... - 20 -4.3.2 双极性SPWM仿真 ....................... - 26 -5.结束语....................................... - 34 -6.参考文献..................................... - 35 -单相逆变器SPWM调制技术仿真的课程设计[摘要]:随着电力电子技术的不断发展,可控电路直流电动机控制,可变直流电源等方面得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。

单相正弦波逆变电源设计原理

单相正弦波逆变电源设计原理

单相正弦波逆变电源设计原理+电路+程序目录1.系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.2总体设计方案 (4)1.2.1设计思路 (4)1.2.2方案论证与比较 (5)1.2.3系统组成 (8)2.主要单元硬件电路设计 (9)2.1DC-DC变换器控制电路的设计 (9)2.2DC-AC电路的设计 (10)2.3 SPWM波的实现 (10)2.4 真有效值转换电路的设计 (11)2.5 保护电路的设计 (12)2.5.1 过流保护电路的设计 (12)2.5.2 空载保护电路的设计 (13)2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 (14)2.5.4 电流检测电路的设计 (15)2.6 死区时间控制电路的设计 (15)2.7 辅助电源一的设计 (15)2.8 辅助电源二的设计 (15)2.9 高频变压器的绕制 (17)2.10 低通滤波器的设计 (18)3.软件设计 (18)3.1 AD转换电路的设计 (18)3.2液晶显示电路的设计 (19)4.系统测试 (20)14.1测试使用的仪器 (20)4.2指标测试和测试结果 (21)4.3结果分析 (24)5.结论 (25)参考文献 (25)附录1 使用说明 (25)附录2 主要元器件清单 (25)附录3 电路原理图及印制板图 (28)附录4 程序清单 (39)21.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源,输入单路12V直流,输出220V/50Hz。

满载时输出功率大于100W,效率不小于80%,具备过流保护和负载短路保护等功能。

1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一个车载通信设备用单相正弦波逆变电源,输出电压波形为正弦波。

设计中主电路采用电气隔离、DC-DC-AC的技术,控制部分采用SPWM(正弦脉宽调制)技术,利用对逆变原件电力MOSFET的驱动脉冲控制,使输出获得交流正弦波的稳压电源。

1.2.2方案论证与比较⑴ DC-DC变换器的方案论证与选择方案一:推挽式DC-DC变换器。

基于LC滤波器的单相SPWM逆变器双环控制设计

基于LC滤波器的单相SPWM逆变器双环控制设计

2电工电气 (20 7 No.4)作者简介:王博超(1992- ),女,硕士研究生,研究方向为电力电子控制技术与仿真。

基于LC滤波器的单相SPWM逆变器双环控制设计王博超(东南大学 电气工程学院,江苏 南京 210096)摘 要:对基于LC 滤波器的单相SPWM 逆变器的双环控制进行了分析,得到了LC 滤波器在逆变器使用单极性倍频的调制方式下的参数设定,以此为基础对单相逆变器的双环控制方式进行了建模及电压环、电流环的参数确定。

利用MATLAB/Simulink 软件对该逆变器模型进行了线性负载的突加突减仿真与带非线性负载时开、闭环的谐波畸变率的对比仿真。

仿真结果表明,该种控制策略下逆变器具有较好的动态响应性能及较低的谐波畸变率。

关键词:SPWM 逆变器;LC 滤波器;双环控制中图分类号:TM464 文献标识码:A 文章编号:1007-3175(2017)04-0021-05Abstract: This paper analyzed the double loop control of sigle-phase sinusoidal pulse width modulation (SPWM) inverter based on the LC filter and obtained the parameters setting of the LC filter under the conditions that the inverter used the unipolarity frequency-doubled modula -tion mode. On the basis of this, this paper established the sigle-phase inverter model with double loop control mode and determined the pa -rameters of voltage loop and current loop. The Simulink in MA TLAB was used to carry out simulation of sharp increase and reduction for the linear load of the inverter model, comparing with the loop-opened or loop-locked harmonic distortion rate for the nonlinear load. The simulation results show that this kind of control strategy can obtain favorable dynamic response and low total harmonic distortion (THD). Key words: sinusoidal pulse width modulation inverter; LC filter; double loop controlWANG Bo-chao(School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 2 00 , China )Design of Double Loop Control in Single-Phase Sinusoidal Pulse WidthModulation Inverter Based on LC Filter0 引言近些年来,为了获得具有更高的供电质量以及供电稳定性的供电系统,高性能的SPWM 逆变电源的研究、开发及其应用受到了各方面的关注,而其中的瞬时控制方案则是最重要的部分之一。

单相逆变器建模及控制器设计

单相逆变器建模及控制器设计

单相逆变器建模及控制器设计一、逆变器系统建模逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子设备,广泛应用于分布式发电、无功补偿、有源滤波等领域。

逆变器系统建模是逆变器控制的基础,通过对逆变器系统的数学描述,可以深入理解逆变器的工作原理和动态特性。

二、控制器设计基础控制器是逆变器系统的核心部分,用于实现逆变器的稳态和动态性能。

控制器设计需要综合考虑系统的稳定性、快速性、抗干扰能力和经济性等方面的因素。

常见的控制器设计方法包括:基于传递函数的频域设计法、根轨迹法、基于状态空间的时域设计法等。

三、逆变器数学模型逆变器的数学模型是对逆变器系统的精确描述,用于分析和设计逆变器的控制策略。

根据逆变器的电路拓扑和数学处理方法,可以将逆变器数学模型分为线性模型和非线性模型两类。

线性模型主要采用传递函数和差分方程描述逆变器的动态特性,非线性模型则采用状态方程和微分几何理论等。

四、逆变器状态空间模型状态空间模型是一种描述线性动态系统状态变量的完整和严格的数学表达方式,基于状态空间模型的控制系统设计方法已经成为现代控制理论中的重要组成部分。

在逆变器控制中,状态空间模型可以用于描述逆变器的动态行为,基于状态空间模型的控制系统设计方法也可以应用于逆变器控制系统的设计和优化。

五、控制器设计方法基于状态空间模型的控制器设计方法包括线性二次型调节器(LQR)和最优控制等。

LQR是一种优化控制方法,通过设计状态反馈控制器,使得某种性能指标达到最优。

最优控制则基于动态规划原理,通过求解Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程,得到最优控制律。

这些方法均可以在MATLAB/Simulink等仿真软件中实现。

六、PID控制器设计PID控制器是一种简单而实用的控制器,广泛应用于工业控制领域。

在逆变器控制中,PID控制器也被广泛应用。

PID控制器由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个环节组成,通过调整三个环节的参数,可以获得较好的控制效果。

PSIM仿真设计单相桥式SPWM逆变器

PSIM仿真设计单相桥式SPWM逆变器

PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。

3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制;实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。

二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路(H桥)拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管:T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4,如图4.1所示。

当T1、T4导通时,V ab=V D;当T2、T3导通时,V ab=-V D;当T1、T3导通时V ab=0;当T2、T4导通时,V ab=0(其中T1、T2不能同时导通;T3、T4不能同时导通)。

因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。

(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理:大小、波形不相同的窄脉冲变量,例如电压V(t),作用于惯性系统(例如RLC电路)时,只要它们的冲量,即变量对时间的积分相等,其作用效果相同。

V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份,那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。

如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等,那么从冲量等效的观点看,由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。

进一步,如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲,每个电压脉冲的面积(冲量)分别与①、②、③…面积相等,于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。

作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。

※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制(重点)图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示,图中的高频三角波v c成为载波,正弦波v r称为调制波或参考调制波。

单相SPWM逆变

单相SPWM逆变

主电路设计
直流电源设计
选择适当的直流电压源,如电池 、整流器等,并确保其稳定性和
可靠性。
逆变桥设计
采用适当的功率开关器件(如 IGBT、MOSFET等)构建单相全 桥逆变电路,实现直流到交流的转 换。
输出滤波器设计
设计合适的滤波器,以减小输出电 压的谐波含量,提高输出波形质量 。
控制电路设计
控制芯片选择
面进行了深入研究,取得了一系列重要成果。
国内研究现状
国内在单相SPWM逆变技术方面的研究起步较晚,但近年来发展迅速。国内学者在单 相SPWM逆变技术的控制策略、调制方法、拓扑结构等方面进行了广泛研究,取得了 一定成果。然而,与国外先进水平相比,国内在单相SPWM逆变技术的理论研究和实
际应用方面仍存在一定差距。
通过比例、积分、微分三 个环节对输出电压或电流 进行闭环控制,实现输出 波形的稳定与精确。
SPWM控制算法
根据正弦调制波与载波的 比较结果,生成对应的 PWM控制信号,控制开 关管的导通与关断。
数字控制技术
采用DSP、FPGA等数字 处理器实现控制算法,提 高控制系统的精度和灵活 性。
03
单相SPWM逆变系统设计
问题与改进措施
03
针对实验过程中出现的问题进行分析,提出相应的改进措施和
优化方案,为后续的研究提供参考。
05
单相SPWM逆变系统性能 评估与优化
性能评估指标与方法
效率评估
通过测量输入和输出功率,计算转换效率。高效率意味着更低的 能量损失。
失真度评估
使用总谐波失真(THD)作为评估输出波形质量的指标,THD越 低,输出波形越接近理想正弦波。
隔离与保护
在驱动电路中加入隔离措 施,如光耦、变压器等, 确保控制系统的安全性。

基于准PR双环控制的单相逆变器的设计与研究

基于准PR双环控制的单相逆变器的设计与研究
参考文献
[1]毛艳芳,熊旋,陈旭,孙建军,刘飞.单相逆变器双环控制改进策略研究[J]电测与仪表,2014(08):69-74.
[2]徐德鸿.电力电子系统建模及控制[M].机械工业出版社2005:187-193.
[3]徐发喜.SPWM逆变器双环数字控制技术研究[D].[硕士学位论文].南京:东南大学,2014.
4结束语
本文首先介绍了逆变器的作用,以及如今逆变技术存在的问题。对常见单相SPWM逆变器进行了系统的建模与分析,并给出了一种设计LC滤波器参数的方法。在此基础上,引入了电压外环PR控制,电流内环PI控制的双闭环的控制策略。在控制器参数的选取中,采用了极点配置的方法,简化了计算,最终经过参数优化,得到了满意的参数配置。在最后,经过simulink仿真,模拟不同的负载情况,经过分析,整个逆变系统具有良好的稳定性和很快的动态响应以及基本无差的稳态性能,满足了设计的要求。
准PR控制在其设定的频率及其附近的增益很大。其传递函数如式八所示:;内环PI调节器的传递函数如式九所示:。
2.2控制器参数选取
双环控制系统的控制参数的选取需要考虑两个控制器响应速度、带宽的相互影响,如果利用反复试凑法,因为内外环控制器共含有四个参数,其工作量太大。综合考虑下,我们采用极点配置法,有效地配置极点,使其具有满意的动态性能和稳态精度。
在讨论准PR控制器时,由式八可得,其结构过于复杂,不利于参数的求取。但由准PR控制器与PI控制器的伯德图可知,在Kp和Kr参数相同的条件下,两者在中高频段的伯德图重合。对于本文而言,我们需要考虑的是300Hz及其以上的正弦波,因此设计的准PR参数,完全可以用PI的参数替代。
将图5的结构框图进行结构图的化简,并另闭环传函的分母等于0可得,闭环系统的特征方程式为式十:LCs4+(Kp1Kpwm+r)s3+(CKiKpwm+Kp1Kp2Kpwm+1)s2+(KiKp2+Kp1Kr)s+KrKiKpwm=0。将滤波参数L=600μH; C=5μF;r=0.1Ω;Kpwm=200代入上式,并对其极点进行配置。令s1、2=-ξω±jω ; s3、4=-nξω;则期望的闭环特征方程式为式十一;取ξ=0.707;自然振荡频率ω=4500rad/s;n=10;对比式十与式十一并进行参数优化后:Kp1=10;Ki=2500;Kp2=0.2;Kr=250。

48--220单相逆变器仿真设计

48--220单相逆变器仿真设计

单相逆变器仿真研究1 概述随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能要求的提高,许多行业的用电设备(如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器等)都不是直接使用交流电网作为电源,而是通过形式对其进行变换而得到各自所需的电能形式,它们所使用的电能大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。

现如今,逆变器的应用非常广泛,在已有的各种电源中,蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源,当需要这些电源向交流负载供电时,就需要逆变。

另外,交流电机调速变频器、UPS、感应加热电源等使用广泛的电力电子装置,都是以逆变电路为核心。

本文以单相DC-AC 逆变器为研究对象,设计了一种基于全桥式结构的SPWM 逆变器。

以TI 公司低功耗16 位单片机MSP30FX169 为核心,根据反馈的电压或电流信号对PWM 波形作出调整,进行可靠的双闭环控制,逆变部分采用MSP430 数字化SPWM 控制技术,以尽可能减少谐波。

为降低开关损耗,防止产生噪声,将开关频率设置为20KHZ。

系统具有短路保护,输入过压和过流保护功能,针对开关管,还完善了抑制浪涌电流,开断缓冲和关断缓冲等功能。

设计的硬件电路主要包括全桥式逆变主电路、控制电路、驱动电路、取样电路、保护电路等。

重点分析了SPWM 控制算法,并给出了软件实现SPWM 波形的过程。

采用无差拍控制和传统的PI 控制方法相结合的复合控制方法,既利用了无差拍控制的快速动态响应特性,又利用了PI 控制具有强的鲁棒性,据此设计的控制器能够使逆变器的输出电压很好地跟踪正弦波,在电容性整流负载下输出电压也具有很好的正弦性,在MATLAB/SIMULINK 下建立了电源系统的仿真模型,完成了控制器的参数设计,并给出电源在不同负载下和主电路滤波器参数变化下的输出电压仿真波形,证明了本方案设计的逆变器能够得到优质的正弦交流电。

2 方案论证2.1 主回路拓扑结构方案选择逆变电源主电路结构的选取应该遵循以下几个原则:选用尽量少的开关器件,这样可以提高系统的可靠性,并且降低成本;尽量减少逆变电源中的电容值、电感值,和减少电容电感元件在逆变电源中的数量,这样可以减小整个逆变电源设备的体积,提高其可靠性,同时也应该降低设备的成本;电路拓扑结构应该有利于逆变电源最终输出电压中谐波的消除,输出电压频率及幅值的调节。

单相逆变simulink_电压环_概述说明

单相逆变simulink_电压环_概述说明

单相逆变simulink 电压环概述说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍单相逆变Simulink电压环的概念和应用。

通过对单相逆变器、Simulink仿真工具以及电压环控制方法的概要说明,将帮助读者了解和理解这一领域的基本知识和技术。

同时,文章还会总结主要观点,并讨论论文贡献与局限性。

1.2 文章结构文章共分为五个部分:引言、正文、单相逆变Simulink电压环概述说明、结论以及参考文献。

其中,引言部分将回顾文章的目的,并简要介绍每个章节所涉及的内容。

正文部分将详细讨论与逆变器相关的概念和理论知识。

在“3. 单相逆变Simulink电压环概述说明”部分,我们将具体介绍单相逆变Simulink电压环并阐述其控制方法。

结论部分将对全文进行总结,并进一步探讨该领域的研究贡献和局限性。

1.3 目的本篇文章旨在提供一个全面而清晰的单相逆变Simulink电压环概述,使读者能够深入了解该领域的基本原理和技术应用。

通过对逆变器、Simulink仿真工具以及电压环控制方法的介绍,读者将能够掌握相关概念和理论,并为进一步深入研究和应用提供良好的基础。

同时,本文还将总结主要观点并进行贡献与局限性讨论,以期激发更多讨论和未来研究的兴趣。

2. 正文在本文中,我们将详细介绍单相逆变器Simulink电压环的概述和说明。

单相逆变器是一种常见的电力电子设备,用于将直流电转换为交流电。

在单相逆变器的设计和控制过程中,Simulink仿真工具被广泛应用。

Simulink 是一种基于模型的设计和仿真环境,它能够有效地模拟和分析不同类型的系统。

使用Simulink可以方便地构建并优化单相逆变器的控制算法,并进行实时仿真。

其中,电压环是单相逆变器中重要的控制环节之一。

通过对输出电压进行反馈调节,电压环能够保持输出电压稳定并满足特定要求。

在本文中,我们将概述不同类型的电压环控制方法,并讨论它们的优缺点以及适用场景。

除了介绍单相逆变器和Simulink仿真工具外,本文还会对单相逆变simulink 电压环进行详细说明。

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单相逆变器的软件设计摘要随着电力电子技术的迅猛发展,逆变技术广泛应用于航空、航海等国防领域和电力系统,交通运输、邮电通信、工业控制等民用领域。

特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张,新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。

利用新能源的关键技术--逆变技术,能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流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。

理论联系实际,将书本上所学到的知识与实际设计结合起来,学习电力电子基本理论,掌握单相电压型逆变器的工作原理和SPWM原理,并进行详细的设计分析,掌握其控制方式及在电力系统中的重要作用。

关键词:逆变技术,单相电压型逆变器,SPWM原理ABSTRACTWith the rapid development of power electronics technology, the inverter technology is widely used in aviation, navigation and other fields of national defense and the electric power system, transportation, telecommunications, industrial control and other civilian areas. Especially with the oil, coal and natural gas and other major energy shortage, the development and utilization of new energy has been paid more and more attention. The key technology of new energy, inverter technology, the battery, DC can be converted into AC power grid connected power generation solar cell and fuel cell and other new energy conversion. Therefore, inverter technology plays a very important role in the field of new energy development and utilization. The theory with practice, apply on the books knowledge and practical design combine learning power electronics basic theory, master the working principle and the principle of SPWM single-phase voltage type inverter, and design a detailed analysis, palm Hold the control mode and the important role in the power system.Keywords: Inverter technology ,Single phase voltage source inverter ,SPWM principle目录摘要 (I)ABSTRACT (III)第1章绪论 (1)1.1 课题背景及研究的意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 课题研究的意义 (1)1.2 逆变技术的发展现状和发展趋势.. 21.2.1 逆变器的发展过程 (2)1.2.2 逆变器的发展趋势 (3)1.2.3 逆变技术存在的难点 (4)1.3 本文研究内容 (5)第2章逆变器的工作原理 (6)2.1 逆变器的分类 (6)2.2 逆变技术指标 (7)2.2.1 额定输出电压 (7)2.2.2 输出电压的波形失真度 (8)2.2.3 额定输出频率 (8)2.2.4 保护 (8)2.2.5 启动特性 (8)2.2.6 噪声 (8)2.3 逆变器结构分析 (9)2.3.1 逆变器基本结构 (9)2.3.2 逆变电路的基本工作原理. 102.3.3 逆变电路的换流方式 (11)2.3.4 电压型逆变器 (14)2.3.5 逆变器的调制方式 (17)第3章 PWM控制技术 (18)3.1 SPWM调制与实现原理 (19)3.2 软件程序设计 (20)3.3 正弦脉宽调制的生成 (22)3.4 规则采样法 (24)3.5 同步调制和异步调制 (25)第4章系统组成及设计 (27)4.1 系统控制方案 (27)4.1.1 定时器周期中断子程序 (28)4.1.2 A/D采样子程序 (28)4.1.3 数据处理算法 (29)4.1.4 测量波形 (31)4.2 系统框图 (32)4.2.1主电路硬件结构及工作原理错误!未定义书4.3 TMS320F28335 DSP简介错误!未定义书签。

4.3.1 DSP的概念错误!未定义书签。

4.3.2 DSP的相关应用错误!未定义书签。

第5章总结 (33)致谢 (34)参考文献 (36)附录1 基于DSP28335的SPWM生成程序 (37)附录2 逆变器控制程序源代码 (45)第1章绪论1.1 课题背景及研究的意义1.1.1 课题背景近年来,随着电力电子技术和自动化水平及控制技术的发展,各行各业对电力的供给提出了更高的要求。

提供稳定的、高可靠性的、高效率的、节能环保的电力供给就成为了能量领域研究的重点之一。

在目前已有的电源中,如蓄电池和太阳能电池等都是直流电源,当需要这些电源向交流负载供电时就需要将直流电转变成交流电供负载使用。

逆变器就是这种能进行电能转化的装置。

逆变器也称逆变电源,是太阳能、风力发电中一个重要部件。

它能将直流电变为定频定压或调频调压交流电,传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现,但由于其含有较大成分低次谐波等缺点,近十余年来,由于电力电子技术的迅速发展,全控型快速半导体器件BJT,IGBT,MOSFET,GTO 等的发展和PWM的控制技术的日趋完善,控制电路也从模拟集成电路发展到单片机等数字控制领域,使得SPWM逆变器得以迅速发展并广泛使用。

PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列,并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术,SPWM 控制技术又有许多种,并且还在不断发展中,但从控制思想上可分为四类,即等脉宽PWM 法,正弦波PWM 法(SPWM 法),磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法等等。

各种现代控制理论如棒棒控制,自适应控制、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。

1.1.2 课题研究的意义国民经济的高速发展和国内外能源供应日益紧张,电能的开发和利用显得更为重要。

目前,国内外都在大力开发新能源,如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。

一般情况下,这些新型发电装置输出不稳定的直流电,不能直接供给需要交流电的用户使用。

为此,需要将直流电变换成交流电,需要时可并入市电电网。

这种DC-AC变换需要逆变技术来完成。

因此,掌握逆变技术具有重要的意义。

逆变电源输出的交流电可用于各类设备,可以最大限度地满足移动供电场所或无电地区用户对交流电源的需要。

有了逆变器,就可利用直流电转换成交流电为电器提供稳定可靠得用电保障,如笔记本电脑、手机、数码相机以及各类仪器等;逆变器还可与发电机配套使用,能有效地节约燃料、减少噪音;在风能、太阳能领域,逆变器更是必不可少。

这种能量的变换对节能、减小环境污染、降低成本和提高产量等方面均起着非常重要的作用。

随着逆变技术成熟,使得其应用领域也达到了前所未有的广阔,广泛应用于电力系统、家用电器、交通运输、工业电源和航空航天等领域并且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。

高性能逆变电源要求满足:高逆变效率、高速动态响应、高稳态精度、高智能化、高系统稳定性和高可靠性。

1.2 逆变技术的发展现状和发展趋势1.2.1 逆变器的发展过程1956-1980年为传统发展阶段。

1956年,第一只晶闸管问世标志着电力电子学的诞生,在这个时代,逆变器继整流器之后开始发展,首先出现的是可控硅SCR电压源型逆变器。

1961年,W.McMurrav与B.D.B edford提出了改进型SCR强迫换向逆变器,为SCR逆变器的发展奠定了基础。

1962年,A.Kemick 提出了“谐波中和消除法”,这标志着正弦波逆变器的诞生。

1963年,EG.Tumbull 提出了“特定谐波消除法”,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,效率最优等。

1980到现在为高频化新技术阶段。

20世纪80年代初,美国弗吉尼亚电力电子技术中心(VPEC)对谐振技术进行了改进,提出了准谐振变换技术,即把LC 回路在一个开关周期中的全谐振改变为半谐振或部分谐振,这才使软开关与PWM 技术的结合成为可能,并在DC/DC变换器中普遍采用。

软开关技术研究的最终目的是实现脉宽调制PWM(Pulse.Width Modulation)软开关技术,也就是将软开关技术引进到PWM逆变器中,使它既能保持原来的优点,又能实现软开关功能。

为此,必须把LC与开关器件组成一个谐振网络,使PWM逆变器只有在开关转换过程中才产生谐振,实现软开关转换,平时则不谐振,以保持PWM逆变器的特点。

PWM软开关技术是当今电力电子学领域最活跃的研究内容之一,是实现电力电子高频化的最佳途径,也是一项理论性最强的研究工作。

它的研究对于逆变器性能的提高和进一步推广应用,以及对电力电子学技术的发展,都有十分重要的意义,是当前逆变器的发展方向之一。

1.2.2 逆变器的发展趋势在电力电子技术的应用及各种电源系统中,变频电源技术均处于核心地位。

近年来,现代变频电源技术发展主要表现出以下几种趋势:(1) 高频化提高变频电源的开关频率,可以有效地减小装置的体积和重量,为了进一步减小装置的体积和重量,去掉笨重的工频隔离变压器,采用高频隔离,并可消除变压器和电感的音频噪声,同时改善了输出电压的动态响应能力。

(2) 高性能化高性能主要指输出电压特性的高性能,它主要体现在以下几个方面:稳压性能好,空载及负载时输出电压有效值要稳定;波形质量高,不但要求空载时的波形好,带载时波形也好,对非线性负载性要强;突加或突减负载时输出电压的瞬态响应特性好;电压调制量小;输出电压的频率稳定性好;对于共相电源,带不平衡负载时相电压失衡小。

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