逆變電源的設計及matlab仿真…論文-wenkub

　

【正文】 定采用直流升壓斬波電路作為升壓環節的主電路，下面就簡要的分析一下該直流升壓斬波電路的工作方式。 全橋式如圖25(b)所示, 變壓器鐵芯利用率高，容易采用軟開關工作方式，功率管也只承受電源電壓，但是功率器件相對比較多，而且存在直通現象，適合用于大功率場所。升壓環節實際上是DCDC開關電源，由于DCDC變換器的結構非常多，本文只介紹其中幾種常見的結構電路： 正激式如圖24(a)所示，該電路結構簡單，在變壓器繞組中增加一個去磁繞組便可實現去磁效果，是中小功率變壓器常用的設計方案，但是該電路變壓器鐵心單向磁化，利用率比較低，主功率管承受兩倍的輸入電壓，只能適合低壓輸入電路。由于不采用變壓器進行輸入和輸出的隔離，所以系統體積小、重量輕、效率高、成本低而且系統也不復雜。（1）高頻升壓部分（DCACDC）：首先將直流電壓逆變成有效值相同的高頻交流電壓，然后經過高頻變壓器升壓，再整流濾波可以得到一個穩定的高壓直流電壓。 獨立逆變系統結構的比較目前常見的逆變系統結果主要有一下三種： 工頻變壓器形式電路即單結構（DCAC），如圖21所示，先將電流電壓轉換成有效值相同的交流電壓，再由工頻變壓器將所得的交流電壓升到預期的額定交流電壓（比如220V）。按輸出穩定的參量，可分為電壓型逆變和電流型逆變。按逆變器輸出的相數，可分為單相逆變、三相逆變和多相逆變。主要涉及到的問題包括以下幾個方面：確定系統的總體結構；建立逆變電源主要部件的數學模型；如何實現逆變系統的PWM控制；了解Matlab與Simulink軟件的使用方法、編程以及仿真方法；用Matlab對逆變系統進行仿真。這種逆變器結構簡單，工作可靠，但這種逆變器體積大、笨重、噪音大、價格高、效率方面也有待進一步提高。隨著逆變電源的類型的增多和控制技術的不斷發展，使得光伏發電系統可以應用到與國民生產和日常生活相關的各個領域。而微電子技術的發展又為逆變技術的實用化建立了很好的平臺，傳統的逆變器需要通過許多的分立元件或模擬集成電路加以完成。逆變技術的原理早在1931年就有人研究過。s life. So the inverter research will be the inevitable choice, and Its research will give people bring considerable economic benefit and social benefit.According to the characteristics of inverter system, analysis and parison system solutions, and put forward the DC pressurization chopper + full bridge inverter design scheme of inverter power. After choose the scheme, analysis the pressurization link and inverter link and PWM device. Then determine their circuit principle diagram and work style and realize the PWM control. In the design, use PI control algorithm to control modulation amplitude values, to make the output voltage stability in 220V. Then simulation of the inverter system in Matlab.Finally, this paper analyzes the missioning and simulation, results show that the feasibility of invert strategy is successfully verified as well. And control circuit is simple, pact structure. So, to a certain extent, it reduces the cost and improves the reliability.Key Words: Dc boost, fullbridge inverter Matlab simulation目錄第一章 緒論 5 研究背景及意義 5 國內研究水平以及發展趨勢 6 論文主要研究的的內容以及目標 6第二章 獨立逆變電源的系統分析 7 逆變技術的分類 7 獨立逆變系統結構的比較 7 工頻變壓器形式電路 7 高頻變壓器形式電路 8 無變壓形式電路 9 9 正激式 9 反激式 10 半橋式 10 全橋式 10 推挽變換 11 直流升壓斬波電路 11 獨立逆變系統逆變環節的比較和分析 13 推挽式逆變電路 13 半橋逆變電路 14 全橋逆變電路 15 逆變電路控制方案的分析和比較 17 模擬控制 17 由單片機實現數字控制 17 由DSP實現數字控制 17 DSP簡介 18 獨立逆變系統的反饋環節的分析 18第三章 PWM控制技術原理及SPWM波的生成 20 PWM控制的基本原理 20 SPWM的控制模式及其實現 21 SPWM法的基本原理 21 規則采樣法生成SPWM波 22 單極性和雙極性PWM控制逆變電路分析 23 單極性PWM控制方式 23 雙極性PWM控制方式 24第四章 單相逆變電源的Matlab仿真 25 MATLAB的簡稱 25 Simulink的簡介 25 26 制作并生成SPWM波形 29 逆變環節的建模及仿真 31 獨立逆變系統總電路的仿真 33第五章 總結及期望 35 總結 35 設計中的主要成果如下 35 設計中遇到的主要問題如下 35 展望 35參考文獻 36致謝 37第一章 緒論 研究背景及意義逆變電源是一種采用電力電子技術、控制技術進行電能轉換的電力裝置，它可將輸入的12V或24V等直流電轉換成220V/50Hz交流電或其它類型的交流電，它輸出的交流電可用于各類設備，最大限度地滿足移動供電場所或無電地區用戶對交流電源的需要。在設計中，采用PI控制算法計算控制調制幅度值，控制調節開關管的導通和關斷時間發生變化，使輸出電壓穩定在220V。正因為有了逆變電源，人們才可以利用直流電(如蓄電池、燃料電池、開關電源等)轉換成為各種所需的交流電來為各種電器提供穩定可靠的電力保障，才能使人們平時使用的筆記本電腦、手機、數碼相機等能夠正常工作。此外，小型逆變電源還可以利用飛機、汽車以及便攜式供電設備等，在野外提供交流電源，方便人們的日常生活，所以逆變電源的研究將是必然的選擇，而且它的研究也必將給人們帶來可觀的經濟效益和社會效益。然后在Matlab中對獨立逆變系統進行仿真、分析。目前世界各國電源標準并不統一，各種新興的能源形式也不斷出現，逆變電源有著廣泛的用途，它可用于各類交通工具，如汽車、各類艦船以及飛行器，在太陽能及風能發電領域，逆變電源有著不可替代的作用。從1948年美國西屋電氣公司研制出第一臺3kHZ感應加熱逆變器至今已有近60年歷史了，而晶閘管SCR的誕生為正弦波逆變器的發展創造了條件，到了20世紀70年代，可關斷晶閘管(GTO)、電力晶閘管(BJT)的問世使得逆變技術得到發展應用。隨著逆變技術復雜程度的增加，所需處理的信息量越來越大，而微處理器的誕生正好滿足了逆變技術的發展要求，從8位的帶有PWM口的微處理器到單片機，發展到今天的32位DSP器件，使先進的控制技術如矢量控制技術、模糊控制等在逆變領域得到較好的應用。 國內研究水平以及發展趨勢近年來，現代逆變技術主要朝著高頻化、模塊化、數字化、綠色化以及并機技術的趨勢發展。高頻變換逆變電源是通過高頻DCDC變換技術，先將低壓直流變為高頻低壓直流，經過高頻變壓器升壓后再整流成高壓直流，對其再進行正弦變換，即可得到220V/ 50Hz正弦波交流電。第二章 獨立逆變電源的系統分析逆變技術是在電力電子技術中最主要、最核心的技術，它主要應用于各種逆變電源、變頻電源、開關電源、UPS電源、交流穩壓電源、電力系統的無功補償、電力有源濾波器、變頻調整器、電動汽車、電氣火車、燃料電池靜置式發電站等。按輸出能量的去向，可分為有源逆變和無源逆變。按輸出電壓或電流的波形，可分為正弦波輸出逆變和非正弦波輸出逆變。工頻變壓器形式電路的工作效率一般可以達到90%以上，可靠性高、抗輸出短路的能力強。（2）工頻逆變部分（DCAC）：濾波得到的高壓直流電壓經過工頻逆變電路得到220V或者380V的交流電壓。但是由于沒有進行隔離，所以存在許多不安全因素，為了進行保護和防止干擾，必須采取許多防護措施。 反激式如圖24(b)所示，該電路的形式與正激式變換器相似，主功率管承受的電壓相同，但是變壓器的接法卻不相同。 圖25(a) 圖25(b) 半橋式變換 全橋式變換 推挽變換如圖26所示，電路結構簡單，完全可以看作是