逆变电源范文

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关键词：电力专用逆变电源；不间断；UPS

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1009-3044,201335-8172-02

逆变电源作为电力体系中供给电源的设备，为发电厂和变电所中的监控主机、备机、前置机、五防设备、通讯载波设备、视频监控设备和远动通讯设备供给不间断电源，在发电厂、变电所中具有重要位置。当体系检修或因毛病临时或忽然停电时，具有与UPS相同的功用，能够不间断为调度主站、集控站等供给厂站设备的实时监测信息，保证了数据的实时性、牢靠性，为电力调度指挥供给了充沛保证。在电力体系中是不可或缺的设备。

1 概述

本文所述的电力专用逆变电源选用16位微处理器和高牢靠性的智能功率模块。设备结合现代数字化规划理念，选用了人性化的规划，面板用液晶来循环显示设备的输出电压和电流，且设备在旁路运转、逆变运转、逆变毛病和直流反常时皆有指示灯来指示运转状况。电压改换部分用变压器阻隔，具有呼应速度快，抗冲击才干强，逆变、市电主动转化等特色，并且因为电源规划选用变压器阻隔办法，使直流输入、沟通输出彼此阻隔，使设备的电能质量和牢靠性得到有用前进。此外模块选用智能规划，具有直流欠压、过流、过温维护及毛病指示功用；电路的特别规划，使得它的能量源直流电压输入无极性要求，防止因极性接错而损坏设备的作业发生，为用户供给了运用上的便利性。

2 技能参数

电力专用逆变电源可在环境温度0℃至+45℃、相对湿度≤90%、大气压力86kPa ～106kPa的环境运用，一起要求周围环境无激烈轰动和冲击、无强电磁场搅扰、无严峻尘土、无引起爆破的风险介质、导电颗粒和严峻霉菌，以保证其运转牢靠，运用寿命抵达预期。它的输入电源有两种：直流电源和市电沟通，且对直流电的输入域度要求很宽。市电从旁路输入，输入电压答应规模 ：单相AC 220V±20% 。直流输入电压可所以220V或110V两种，220V电压输入的模块电压答应规模为187 V～275V，而110V电压输入的模块电压答应规模为94V～138V。输出额外容量可所以0.5kVA、1.0kVA、2.0kVA或依据用户需求定制。沟通输出额外容量：0.5KVA 或1.0KVA 或2.0KVA 或依据用户需求定制。输出电压：AC220V±5%，输出频率：50Hz±1%。具有较强的带载才干，最高可抵达9A以上，线性负载状况输出波形失真率,THD小于5%，负载改动由空载到满载的动态呼应也小于5%。

3 原理规划

电力专用逆变电源设备由输入缓发动单元，SPWM逆变单元，逆变、旁路切换单元，输出滤波单元，内置监控单元构成。它调集了微机测控、变压器技能于一体，具有精度高、呼应快、牢靠性好、无波形畸变等特色，可作为发电厂、变电站的专用UPS运用。它的直流输入220V或110V经过缓发动单元和滤波电路后，选用双极性正弦波脉宽调制办法,SPWM对逆变器进行操控，将平稳直流改换为脉宽调制输出的沟通，该沟通基波频率为所需求的电源输出频率。逆变器输出的脉宽调制波经输出LC滤波电路滤波，变压器变压阻隔后，输出所要求的正弦波沟通电。SPWM脉宽调制电路依据电源和负载当直流母线电压处于正惯例模时，经滤波、阻隔后，经过逆变部分发生规范的220V正弦波电压向负载供电。逆变器供电状况时，输出为稳压、稳频状况。当逆变器毛病或许直流体系毛病时，将由逆变供电状况转向由旁路供电状况，此刻输出为旁路输出状况，不稳压、不稳频。假设关掉后面板上的逆变输出的船形电源开关，也将转向由旁路供电的状况。规划时设备还充沛考虑了输入输出过载等的维护状况，具有较强的过载才干。逆变运转时，负载功率超越额外的105%时，延时90±3s后关断逆变输出，超越额外的120%时，延时10±2s后关断逆变输出，需关机才干复位。此刻由旁路电源供电；输出短路时，逆变电源输出将主动封闭，需关机才干复位，此刻由旁路电源供电；当输入直流电压低于180V或90V时，设备的直流反常指示灯亮；当输入直流电压低于170V或85V时，逆变电源输出将主动封闭，需关机才干复位，此刻由旁路电源供电。逆变时在阻性负载的状况下作业功率大于80%。

设备的各种运转状况在规划时都充沛考虑到了，各种运转状况都有清晰的指示灯指示。当旁路运转灯点亮时，阐明设备的输出是由旁路电源输出的。当逆变运转灯点亮时，阐明设备的输出为由逆变器输出。当直流反常灯点亮时，阐明设备的输入直流电压现已低于180V或90V，当直流电压康复至195V或98V时，该指示灯主动平息。当逆变毛病灯点亮时，有以下几种状况：

1 逆变输出短路时，该指示灯0.5s闪耀一次；

2 逆变输出过载时，该指示灯0.2s闪耀一次；

3 逆变输出过载维护后，该指示灯常亮。

为了能够保证变电站运转人员实时监督到设备的运转状况和运转参数，把握设备的运转健康状况，设备还规划了软件通讯功用，它具有RS485A和RS485B两个通讯口，选用通用的CDT或MODBUS规约来将设备的运转参数和运转状况送到后台，便利长途监督和掌控。

4 定论

跟着我国电力体系的不断开展，发电厂和变电站的建造越来越多，对设备的牢靠性和实时性和不间断性的要求越来越高，必定的对电力专用逆变电源的需求也不断增多。跟着该设备功用的不断完善和功用的增多，必将有宽广的商场运用远景。

参阅文献：

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[关键词]高频逆变；交直交变频；集成操控器；车载电源

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.45.071

1 引 言

车载逆变电源效果是把轿车蓄电池12V或24V的直流电转变为50Hz的沟通电，得到的沟通电能够给笔记本电脑、数码摄像机、一般照明灯、平板电脑、电动工具、车载冰箱等运用220V沟通电源的用电设备供电。车载逆变电源在国外遍及遭到欢迎。我国已成为世界上轿车产销量榜首大国，跟着我国轿车遍及程度的逐步前进，车载逆变电源的商场会越来越巨大。

2 全体规划

车载逆变电源规划首要有两点，一个是把蓄电池电压前进至220V，另一个便是频率要为50Hz。把12V的电压说到220V，选用升压斩波电路进行。选用升压斩波电路即Boost电路来完结，因为出电压比输入电压高出许多，升压倍数约为18。由Boost电路作业原理易知，占空比约为0.95，理论上可行，但Boost电路实践中难以完结[1]，所以要升压就要凭借变压器来完结。变压器假如选用工频变压器，输出相同功率的状况下，体积和重量会比高频变压器大出许多，是人们不能承受的。因而要选用高频变压器，选用高频改换电路。凭借高频变压器完结12V的电压变为220V的电压，输出频率必定也是高频。高频的220V沟通电，许多咱们运用的220V市电供电的用电设备不能直接运用。要再进一步改换，把高频直流电源改换成50Hz的沟通电。从全体结构上来说，规划的电路共有两部分：前一部分凭借高频变压器和相就的改换电路把12V直流电变为220V的高频沟通电，后一部分把高频的220V沟通电改换为50Hz的220V沟通电。

输入为12V低压输入，输出功率大时输入电流会很大，属低压较大电流输入。全桥式改换电路回路中有两个功率管，而半桥式回路是一半电压对应一个功率管，对推挽式逆变电路回路中功率开关管只要一个，比较较而言，能够削减功耗[2]。后一部分输入的电压自身比较高，而全桥逆变电路能够完结比较大的功率输出。因而电路规划前一部分选用推挽逆变电路，后一部分选用全桥逆变电路。推挽改换电路输出的高频220V经高频二极管整流滤波后得到直流电，再经全桥逆变电路得到50Hz的220V的沟通电。

3 推挽逆变部分

该部分功用为把蓄电池12V直流输出变为高压220V输出，频率为10KHz，属高频输出。推挽式改换电路首要由两个开关管Q1、Q2，变压器T1构成。开关管Q1、Q2正负半周替换通断作业。中心抽头把变器原边对称地分为两半。正半周期开关管Q1导通，Q2关断，12V蓄电池，变压器原边的一半和Q1构成回路；负半周期开关管Q2导通，Q1关断，12V蓄电池，变压器原边的另一半和Q2构成回路。正负半周流过变压器原边的电流方向相反，变压器副边得到沟通电[3]。这儿选用的变压器副边匝数等于原边匝数的好多倍，所以输出电压高。逆变输出的沟通电频率首要取决于开关管作业频率。如前所叙说，为了削减变压器的重量和体积，选用高频变压器，开关管作业频比较照较高。推挽逆变电路部分如图1所示。

推挽逆变的操控驱动以SG3525为中心。 SG3525是专用的集成电压型的PWM操控器。图1推挽逆变电路中芯片1脚，2脚对应一误扩大器同向输入端和反向输入端，两脚电压差比较大，输出PWM占空比最大[4]，相同条件下，逆变电路输出电压也最大。5脚，6脚外接电阻电容巨细决议了芯片输出PWM信号频率也就决议了推挽逆变器作业频率。11 脚和14脚输出两波形相同而相位相差180°的PWM信号，别离经过R6、R7驱动Q1和Q2。

4 整流与全桥逆变部分

整流与全桥逆变部分也即交直交变频部分。该部分功用为把前一部分220V高频输出转变成频率50Hz的220V的沟通电。电路如图2所示。220V的高频沟通电经二极管VD1-VD4构成的桥式整流电路整流滤变为直流电后再经过四个功率管VT1-VT4逆变后得到220V，50Hz沟通电。操控以TL494为中心。芯片5脚6脚接的电阻电容决议了其输出PWM信号的频率也就决议了逆变电路输出频率，5脚6脚接的电阻电容挑选恰当的值就能够让逆变电路输出频率为50Hz。1脚、2脚对应于一差错扩大器同向输入端和反向输入端，15脚、16脚对应于另一差错扩大器。两差错扩大器反向输出端接14脚取得比较高的电压，而同输入端接地，这样输出的PWM信号占空比最大。8脚和11脚为PWM信号输出端，互补输出，即相位相差180°。8脚的输出操控VT1和VT3，11脚的输出操控VT2和VT4。8脚和9脚别离是芯片内部集成的开关三极管的集电极和射极8脚输出是低电位时，VT3不导通，Q11也不导通，蓄电池12V电压经过VD5，R4和R1让VT1导通；8脚输出高电位时，经过R7使VT3导通，一起易知Q11也导通，把VT1栅极电位拉低，VT1截止。11脚的输出驱动操控VT2和VT4作业进程和8脚输出驱动操控VT1和VT3相同，仅仅8脚和11脚输出的PWM相位上相差180°。

TL494也是常用的电压型脉宽调制集成操控器。其内部首要集成了线性锯齿波振动器，两个差错扩大器，死区时刻比较器，PWM比较器，基准电压源，触发器等，共有16个引脚。线性锯齿波振动器的振动频率由5脚、6脚上外接的电阻电容来决议。两个差错扩大器在这儿位置是相同的，它们的输出别离经过一个二极管送到PWM比较器的同向输入端，与加在PWM比较器反向输入端的线性锯齿波做比较，发生PWM信号。3脚是两差错扩大器的输出端，也是PWM比较器同向输入端；脉冲宽度的调理能够经过3脚上的电压来操控，也可别离经过差错扩大器进行调理[5]。13端为输出操控端，当其接低电平时，两管子作业状况相同，当其接高电平时两管子推挽输出。TL494内部还有一个基准电压源，经过14脚为其在运用时供给5.0V的基准电压。芯片的4脚为死区操控引脚，可用来限制芯片输出PWM的最大占空比。运用此功用，引进反响信号至引脚上能够限制全桥逆变电路的最大输出电压，图2中未画出该部分。

5 结 论

经实践可知，该款逆变电源功用安稳，结构简略，功率高，本钱优势显着，可使有车日子愈加便利。缺乏之处在于它的输出不是正弦波，输出电压会受输入电压影响，在220V左右必定规模内动摇。

参阅文献：

[1]侯振义，夏峥，柏雪倩，等.直流开关电源技能及运用[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2]闫福军，梁永春.一种光伏发电体系中辅佐电源规划[J].电力电子技能，2010，44,8，14-16.

[3]陈德康.脉宽调制器UC3842在开关电源中的运用[J].西南科技大学学报，2005，20,2：27-30.

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关键词：单端反激电路；逆变电源；回馈技能

中图分类号：TM46 文献标识码：A

逆变电源一般是由两级组成，其间前级的DC/DC电路的首要功用是将电池的电压转化成350V左右的直流电压，后级DC/AC电路的首要功用是将350V的直流电压转化为220V的沟通电压，在这些逆变电源中，前级电路一般所供电压比较低，可是输入的电流比较大，这会导致功率管导通压降高，损耗比较大，导致电源的功率比较低，其电路办法多种多样，其间的单端反激电路具有用率高、操控便利、电路简略的长处，本文就首要对其间的单端反激电路予以简略剖析。

一、逆变电源中的惯例单端反激电路的结构

相关于其他办法的单端反激电路，惯例办法的单端反激电路的导通压降比较高，损耗比较大，这会导致其牢靠性与功率下降，并且该电路还具有一个显着的缺点便是：当功率管VT截止时，变压器初级的反峰能量简略被R1、C1及VD1所组成的吸收电路所耗费掉，并且在输出功用相同的状况其损耗是比较大的，该单端反激电路的结构图如图1所示。

二、逆变电源中的多管并联的单端反激电路结构

多管并联的单端反激电路最首要的特色是其主功率电路运用了四只功率管并联，这使得在每个功率管上经过的电流仅为运用单管时的1/4，那么这会直接将功率管的导通压降下降至单管运用时的1/4，这能够有用的削减功率管上的耗费，使得功率管的功率显着前进，其结构图如图2所示。

三、逆变电源中的运用能量回馈技能的单端反激电路结构

运用能量回馈技能的单端反激电路首要由电感L1、电容C2、二极管VD1、二极管VD2一起组成了变压器的初级反峰吸收电路，这会导致输入电容C1上反响大部分的反峰能量，关于削减能量损耗，前进电路作业功率具有十分重要的效果，其电路结构图如图3所示，波形图如图4所示。

对该电路的作业原理进行简略剖析：,1t0～t1阶段的作业原理表现为：当处于t0时刻时，功率管截止，功率管输出电容C0、电容C2、漏感Lk、初级电感L开端谐振，这能够促进C2上的电压值快速的抵达U0,N1/N2，之后次级二极管会导通，并会将初级电压钳位到U0,N1/N2，并且初级电感L会退出谐振，直到t1时刻Ik的值变为0，并且C0与C2上的电压值会抵达最大，也便是说开关管电压US会抵达最大值,UIN+Uc2MAX；,2t1～t2阶段，功率管输出电容C0、电容C2、漏感Lk会持续谐振，并且电感L1会参加到谐振傍边，这时C0与C2会回馈给输入电容C1必定的能量，并且会为L1补偿相应的能量，一直到t2时刻谐振中止，这时C2电压值又会下降至U0,N1/N2；,3t2～t3阶段，当t2时刻到来时， 电感L1会向输入电容C1中回馈能量，这时C2上的电压值会被钳位在U0,N1/N2，开关管C0上的电压值为UIN+U0,N1/N2，并且二者的值在t3时刻到来之前，不会呈现改动，直到L1中的能量开释结束；,4t3～t4阶段，在该阶段中， 因为开关管是彻底截止的，因而C0与C2上的电压会持续坚持不变；,5t4～t5阶段，功率管在处于t4时刻时，现已导通，这时电压US会开端下降，C0会经过开关管开端放电，并且能够在短时刻内放电结束，这时L1与C2会开端谐振，也就说把C2中的能量转移到L1中，当处于t5时刻时，L1中的电流会抵达最大值，这时功率管彻底导通；,6t5～t6阶段，处于t5时刻时，L1首要是经过VD1与VD2为输入电容C1回馈能量，并会给C2充电，使其值抵达-UIN；,7t6～t7阶段，在该阶段中，功率管持续处于彻底导通的状况。

上述进程中便是运用能量回馈技能单端反激电路的一个完好的作业周期，从其作业进程中能够看出，变压器漏感中的能量大部分会被回馈至输入电容C1中，这会直接前进电源功率，具有杰出的运用价值。

四、多路输出单端反激电源

单端反激式改换器的电路一般是由输入整流滤波电路、输出整流滤波电路、功率改换电路等组成，其体系结构图如图5所示。

从图5中能够看出，PWM操控电路与单端反激式改换电路是其首要的两个组成部分，在展开该开关电源的规划进程中，最首要的意图是为了能够将输入的沟通电经过整流滤波之后的直流电压转化成为5V及±15V的三路输出，以便于其能够很好的完结对负载的供电，在施行操控的进程中，其操控思路首要表现为：将电流反响部分加入到电压反响的大闭环中，以便于其能够参加到动态调理中，然后构成有用的双环操控，在实践运用中，其详细的操作进程为：对电压信号与电流信号进行收集之后，运用PWM操控器来对开关管的通断施行操控，然后对改换器中的峰值电流施行调理，以便于有用的改进输出电流，使其能够很好的满意规划要求。

在该体系中运用 了电压电流双闭环操控，当整个电路正常作业时，UC2844的供电是经过反响绕组来完结，并且会将反响电压经过火压电阻之后送入到UC2844中，在将其与基准电压施行比较之后，再经过差错扩大器进行扩大处理，将输出信号与电流反响环的反响信号进行比较之后，再对占空比进行调理，这能够有用的坚持输出电压的安稳，在实践的运用中，运用这种操控办法，能够有用的处理负载电流改动率较高的问题，这不只有利于前进体系运转的安全安稳性，一起还能够有用的前进体系的动态呼应速度，具有杰出的运用效果。

结语

在实践的运用中，电池供电或许是发电机供电的低压输入逆变电源，大多运用的是单端反激多管并联及能量回馈技能完结的前级DC/DC 该种办法的前级与其他办法的前级比较具有牢靠性高、功率高、操控便利、电路结构简略等许多的长处，这使得其在实践运用中具有杰出的运用功用，本文就首要对逆变电源中各种不同办法的单端反响电路的结构办法进行了简略剖析，关于实践的逆变电源的规划具有必定的参阅价值。

参阅文献

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关键词:逆变器;双闭环操控;无差拍操控;DSP

中图分类号:TP274文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)12-189-03

Research of Deadbeat Control Inverter Based on DSP

QUAN Xiaoming,SHEN Quntai

(School of Information Science and Engineering,Central South University,Changsha,410083,China)

Abstract:With the wide use of high-performance digital signal processor,it is a natural trend that the traditional analog control of the inverter can be replaced by digital technology.Because the nonlinear loads cause the interference,inverter is hard to receive ideal control.This paper introduces a control method based on PI control strategy and non-deadbeat control method:Inverter control circuit of the current inner loop choose the optimized digital PI control methods,the voltage loop choose the no deadbeat control methods.This method combines the advantages of PI control and non-deadbeat control.Deadbeat control has good performance at transient state.And PI control is simple,easy parameter setting and robust.Finally,the simulation and test figures show that double-loop control method of the inverter receives a lot of advantage such as output waveform with a good,fast response,and better capacity adapt to the different loads.

Keywords:inverter;double-loop control;deadbeat control;DSP

0 引 言

跟着高功用DSP操控器的呈现,选用数字化操控的UPS电源已成为现在研讨的热门[1]。依据DSP完结的数字双闭环操控能有用前进电源体系的抗搅扰才干,下降噪声,前进功率和牢靠性,进一步有利于电源的智能化办理、长途维护和确诊。在逆变器的多种操控战略中,重复操控技能能有用消除非线性负载和搅扰引起的波形畸变;滑模变结构操控办法能使体系运转于一种滑动模态,能保证体系的鲁棒性;含糊操控和神经网络操控等智能操控不依赖操控目标的数学模型,习惯于非线性体系;无差拍操控能够瞬时操控电压,对负载有很强的习惯才干,有输出总谐波畸变少,损耗少等长处;PID操控简略,并具有好的牢靠性;新式数字化PID操控更能取得满意的操控效果。各种操控战略各有优缺点,假如能把其间的两种或几种操控技能结合运用,将取得更好的输出特性。依据此思维提出数字PID操控和无差拍操控技能相结合的操控战略[2]。理论和实践证明,该办法具有广泛的运用远景。

1 体系结构规划

该体系选用的TMS320F2812芯片是TI公司的TMS320C28x系列中的一种,其指令履行速度快,然后能够在此根底上完结杂乱的操控算法,优化体系的输出特性。

依据该芯片的逆变电源体系框图如图1所示。整个体系由AC/DC,DC/DC,DC/AC,以及滤波电路和其他辅佐电路构成。其间,DC/AC逆变器部分是整个体系的重要组成,逆变器选用单相全桥逆变电路,习惯大功率场合。经过采样电路采样得到的输出电压和电流经过DSP的A/D转化器转化成数字信号,作为数字操控器的反响信号,经与给定输出信号比较后,再经过操控算法调理器和脉宽调制器得到SPWM波操控IGBT功率管的通断,然后改动输出电压的值,使其与给定输入电压持平。给定参阅电压由软件办法完结,因而信号安稳无温漂、无搅扰。这种操控办法在负载改动较快时依然能保证输出电压不发生畸变[3,4]。

图1 体系全体框图

2 逆变器操控计划及其参数规划

2.1 逆变器建模及其操控战略研讨

如图2所示,图中iL为电感电流;iC为电容电流;io为负载电流;uo为输出电压;R为逆变器负载电阻,VS1~VS4为逆变操控开关;r为电路阻尼电阻;L,C组成LC滤波器;E为逆变器输入直流电源[5,6]。

取x(t)=[uo(t) iL(t)]T为状况变量,均匀电压ui(t)和负载电流为体系输入,则主电路的状况方程为:

ddtx(t)=Ax(t)+B1uo(t)+B2io(t)

y=Dx

式中:A=C-1/L1/L0;B1=1/L0;

B2=0-1/C;D=[1 0]

离散化状况方程,能够得到:

x(k+1)=Φx(k)+Γ1u(k)+Γ2io(k)

y(k)=Dx(k)

式中:

Φ=cos(ω0TS)(1/ω0C)sin(ω0TS)

-(1/ω0L)sin(ω0TS)cos(ω0TS)=

Φ11Φ12Φ21Φ22

Γ1=1-cos(ω0TS)

1ω0Csin(ω0TS)=Γ11Γ12

Γ2=-1ω0Csin(ω0TS)

1-cos(ω0TS)=Γ21Γ22

式中:TS为采样周期;ω0为二阶LC滤波器的谐振角频率。

由此得出的电压电流离散化状况方程为:

uo(k+1)=Φ11uo(k)+Φ12iL(k)+Γ11ui(k)+

Γ21io(k)

iL(k+1)=Φ21uo(k)+Φ22iL(k)+Γ12ui(k)+

Γ22io(k)

图2 逆变器等效电路及其操控战略框图

针对该逆变器所规划研讨的操控办法:选用双闭环操控算法调理体系的动静态特性,内环选用无差拍操控办法,是一种能够瞬时操控电压的有用手法,对负载具有很强的习惯才干,特别对非线性负载,输出波形失真小,能够改进体系的动态呼应特性;外环选用瞬时值的数字PI算法,输出电压的瞬时值信号直接反响,与参阅正弦电压比较,使输出电压安稳在设定值上,并按捺输出电压的畸变。两种操控算法能相互补偿各自操控上的缺乏,使体系得到较好的操控效果[7,8]。

2.2 电流内环

内环选用搅扰无差拍操控战略,结合离散化状况方程和体系主电路图剖析效果,能够得到无差拍操控完结办法为:

ui(k+1)=Γ12iref(k+2)-Φ22Γ12iref(k+1)-

Φ21Φ11Γ12uo(k)-Φ21Φ21Γ12io(k)-Φ21Γ11Γ12ui(k)-

Φ21Φ12Γ12iL(k)-Γ22Γ12io(k+1)

能够经过选用一个二阶预估办法对负载电流io(k+1)进行预估有:

io(k+1)=3io(k)-3io(k-1)+io(k-2)

而iref(k+1)可从外环操控算法中得出。

2.3 电压外环

电压外环选用增量式PI算法,其差分方程能够表明为:

Δu(k)=KP[(uref(k)-uref(k-1)]-[uo(k)-

uo(k-1)]+KI[uref(k)-uo(k)]

PI调理器功用的好坏取决于KP,KI的选取。PI参数能够从理论上算出,可是因为体系参数的扰动性,选用仿真调试的办法来确认具有更实践的价值。

2.4 PWM波的生成

经过预估算法得到正弦参阅电流iref(k),再依据内环操控算法能够算出uI(k),然后得到开关的操控时刻,即PWM的脉冲时刻,从kTS~(k+1)TS的采样距离内,IGBT的导通时刻为[9]:

Ton(k)=ui(k)ETS

得到导通时刻后,要进一步确认DSP中PWM输出寄存器的值。然后使DSP完结了对IGBT的通断时刻的操控。

3 逆变器操控电路的仿真研讨

树立逆变器操控办法研讨的仿真模型如下[10]:

主电路参数:电感L=10 mH,电容C=20 μF,额外阻性负载R=50 Ω,开关频率fS=1/TS=10 kHz,直流电源电压E=310 V,输出电压有用值uo=220 V,频率f=50 Hz。

逆变器的主电路由直流稳压电源模块、全桥开关管模块、LCR模块、电压、电流丈量模块、信号输入模块等部分组成;电压外环选用Simulink模块库中的PI离散操控模块;电流内环选用S函数子模块。仿真效果如图3所示。

图3 阻性负载下输出波形

如图4所示,不管在阻性负载仍是在理性负载下,闭环PID操控和无差拍操控相结合操控战略下的逆变器输出波形从谐波或动态功用上都优于一般的单环操控。负载怎么改动,即便存在扰动的状况下,都能很快地调理负载电压和电流波形,输出安稳的波形,并且谐波失真度低。试验证明,该次规划取得了料想的效果。

图4 理性负载下输出波形

4 结 语

经过剖析对在不同负载和不同环境下逆变电路的输出电压和电流波形,能够必定该操控办法的可行性和优越性。

参阅文献

[1]王兆安,黄俊.电力电子技能[M].北京:机械工业出版社,2000.

[2]刁元均.依据DSP的逆变电源数字操控技能的研讨[D].成都:西南交通大学,2007.

[3]周志敏.逆变电源实用技能[M].北京:我国电力出版社,2005.

[4]曲学基,曲敬铠,于明扬.逆变技能根底与运用[M].北京:电子工业出版社,2007.

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篇5

关键词：SCT，逆变，电源

Abstract: This paper introduces a single-chip microcomputer as the core controller, to the output voltage of the inverter power supply system, and the realization of frequency change, providing convenience for different voltage requirements for electrical equipment.

Keywords: SCT, inverter, power supply

中图分类号： TN86文献标识码：A文章编号：

一、体系全体计划规划

本体系是以STC12C5A60S2单片机作为主操控芯片而完结的逆变电源，驱动元件运用的是IR2110，，单片机发生SPWM波的办法是选用等面积法，选用此办法能够完结正弦波的输出，频率能够调理是经过对程序的操控来完结的，然后终究能够规划出直流到沟通的逆变进程。

1.1、脉宽调制器,SPWM

用STC12C5A60S单片机，此单片机为新一代的51单片机，它的flash为64k，具有两路的PWM输出，脉宽能够经过软件的办法来调理，长处是：不只具有较高的精度，并且具有不杂乱，价格不高的电路。

1.2、SPWM操控计划

有两种SPWM操控的计划：单极性与双极性调制法。在单极性法中生成的SPWM信号有正、负和0三种电平，在双极性法中生成的却仅有正、负两种电平。经过比照二者发生的SPWM波能够得知：当二者的载波比相一起，双极性SPWM所生成的波中所含谐波量较单极性的要大；并且在正弦逆变电源操控傍边，双极性SPWM波操控不行简略。所以终究挑选了单极性SPWM波的操控计划。

1.3、驱动计划的选取

驱动MOS管的办法能够挑选简略的电路，在简化电路的一起，安稳性也加强了。IR公司的IR2112芯片驱动才干较强，高边驱动电源能够经过十分简略的电路来取得，所以规划选取IR2112。

二、体系硬件电路计划规划

2.1、主控电路的硬件规划

本规划的首要操控芯片是STC12C5A60S2单片机, 经过操控逆变电路的关断导通来完结SPWM波的发生。

2.2、驱动电路的计划规划

运用IR公司的IR2110芯片来对功率管进行驱动。因为一个IR2110驱动一个半桥，所以全桥逆变器选用2片IR2110来进行驱动。选用MOSFET来作为输出侧逆变电路中开关管，它的耐压为100V，要注重自举电容跟自举二极管的选取，选取好之后，输出逆变的电路如下图所示:

2.3、逆变电路的计划规划

为了安稳的输出沟通电压，规划选用了全桥逆变电路，此电路由双半桥组成，经过比照之后，发现该体系较为安稳的一起也易于操控，依据IR2112操控的全桥驱动电路，两片IR2112芯片组满意桥逆变电路如下图所示：

三、体系软件电路计划规划

3.1、逆变电源软件程序规划

本规划的电源软件选用模块化规划。单片机内部ROM 中固定了体系程序，也有一些子程序在里面。这些子程序具有时钟、初始化体系等的功用。

在主程序模块中，需求完结的作业有：初始化各芯片、规划中止向量等。

3.2、SPWM波生成计划软件规划

3.2.1、正弦脉宽调制技能SPWM

依据软件化办法的不同由单片机完结SPWM操控的办法有：天然、规矩采样法等。规矩采样法比较于其它办法在理论上谐波偏小，有较强的对谐波的按捺才干的一起实时操控也不杂乱，这样关于软件的完结就很有利。综上，本规划完结SPWM操控的办法选用的是规矩采样法。

为了抵达采样法的效果与天然采样法的效果相挨近的意图，所以选取规矩采样法。选取的意图是能够使得SPWM波形的每个脉冲都与三角波中心线相对称，所以这样就大大简化了核算。在图中，三角波便是载波，要想使得输出的正弦波为调制波，那么每半个正弦波的载波数就得为a，载波的周期就得为。操控逆变电路的关断能够在在载波与正弦波的交点处完结，设导通时刻为，依据公式：，其间正弦调制信号波为=，正弦波幅 值与载波幅值的比值为调准则b， SPWM脉宽表的特色是正弦表，它是经过上式核算得出的，对输出沟通电压有用值的操控能够经过改动调准则b的值来完结。

3.2.2、驱动电路规划STC12C5A60S2单片机生成SPWM波软件规划

选用单片机发生SPWM波原理是：PCA模块l的16位捕获／比较模块寄存器CCAPlH和CCAPlL来取得载波周期的数值，经过将PCA定时器的值CH、CL与模块捕获寄存器的值进行比照之后，假如二者持平，那么PCA就会发生中止。在中止傍边，脉宽调理方法将下一个SPWM波的脉宽装载到了CCAPOL中，无搅扰的更新PWM就能够经过此办法来完结。详细的流程图如下：

不同的脉宽数值在每个固定的载波周期内构成了一个类似于正弦表格的办法。假如此路SPWM的输出选用模块O，那么应该先将模块0的PCA模块作业方法寄存器界说为8位的PWM方法，清零16位计数器定时器CH、CL，清零PCA PWM方法辅佐寄存器O ，当然了条件是要能保证捕获的寄存器EPCOH、EPC0L为零，与PCA模块0的捕获寄存器CCAPOH、CC2APOL有关的仅仅是PWM波比较的数值，载波周期的高八位和低八位数值经过模块l的捕获寄存器CCAPlH、CCAPlL来取得，PCA比较／捕获模块寄存器1界说为使能比较功用，匹配发生中止是能够被答应的。在榜首个脉宽值sin[0]装入CCAP0H之后， PCA模块中止翻开以及低压检测中止也能够翻开，开总的中止，将PCA计数发动。在16位计数器／定时器的与模块1中捕获／比较寄存器的数值持平时，一个CCF中止将会发生；在中止的程序傍边，中止标志位清零，模块1的捕获寄存器CCAPlH、CCAPlL的载波周期的高八位和第八位数值将被从头载入，清零16位计数器定时器CH、CL，中止的次数i加1，下一个脉宽的数值sin[i]被装入CCAPOH以进行比较。此刻应当对是否抵达最大数值N进行判别，假如抵达了，那么就清零中止次数i的一起将脉宽数的sin[i]值送入CCAP0H，然后构成了一个循环。如此下去，一次又一次的循环，跟着正弦规矩改动不断发生的脉宽将发生在P1．3的引脚上，然后终究能够准确的得到SPWM波。经过软件来实时核算好的一路单极性SPWM波形的脉宽的表明图如下图所示。

四、结束语

本文所规划的电源具有比如用户操作简略、比较简略上手、比较灵敏的有点的一起也具有便利装置、比较智能的长处，现代的电力电子正在迅猛开展，许多范畴都需求逆变电源，再加上逆变电源的许多长处，信任逆变电源以及相关产品在跟着现代人类文明的前进的一起会在一些范畴得到很好的运用。

参阅文献

[1] 郭天祥.新概念51单片机C言语教程——入门、前进、开发、拓宽[M].北京：电子工业出版社，2009

[2] 钟睿.MCS-51单片机原理及运用开发技能；北京：我国铁道出版社，2006.7

篇6

关键词：含糊PID操控 数字PID操控 逆变电源

中图分类号:TP273 +.4;TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0031-02

1、导言

电源体系是今世电子设备中必不可少的重要组成部分，跟着电力电子技能的飞速开展和各行各业对电气设备操控功用要求的前进，逆变技能在许多范畴的运用越来越广泛，对电源功用的要求也越来越高。[1]逆变电源体系可分为开环操控体系和闭环操控体系，而开环操控体系的输出在电网电压和负载骤变时，安稳性不高操控效果不抱负，运用的场合不广泛。当时一般选用闭环操控体系。为了使逆变体系功用愈加安稳，在体系中引进滤波电感电流和电容电压构成双闭环操控，经过对输出电压电流反响与参阅信号比较操控波形安稳输出。前期的逆变闭环操控多选用数字PID操控，经过采样发生差错信号运用PID操控器进行调理，而当负载改动特别是非线性负载时，因为PID参数不易整定而导致操控功用不行抱负使体系安稳性下降。

本文针对数字PID关于体系安稳性不高级问题，结合含糊自习惯操控自整定PID参数，电压外环选用瞬时值的数字PI操控，首要按捺输出电压的畸变；电流内环选用含糊自习惯整定PID操控，因为SPWM逆变器首要供给调速，不要求很高的呼应速度，有份额环节改进呼应速度现已满意，因而这儿选用含糊PI操控，能够瞬时操控输出电压，关于非线性负载，特别是输出电流波形失真小，前进了体系动态呼应特性。

2、逆变电源操控计划的规划

图1为逆变等效电路含糊操控规划框图，如图所示，经过外环采样电容电压反响信号与给定的电压参阅信号比较发生差错信号经过PI操控调理作为给定电流参阅信号，再与采样电感电流反响信号比较发生差错信号，最终与固定频率的三角波载波比较发生SPWM操控脉冲作为开关管的门级脉冲驱动信号。[2]为了削减输出谐波含量，这儿选用双极性SPWM调制，即便逆变桥中V1、V4与V2、V3两组对管高频互补通断。

3、含糊自习惯整定PID操控器的规划

本文选用二维结构含糊操控器，以采样信号与参阅信号的差错e和差错的改动ec为输入量，以操控量的改动为输出量，这样的含糊PID操控结构简略，动态操控功用杰出。接下来对输入量进行含糊量化处理，把准确量含糊化得到含糊言语变量论域，然后得到差错量E和差错的微重量EC，其间操控器的输出量为Δkp和Δki，输入和输出变量的论域大致可分为七个含糊子集：负大,NB、负中,NM、负小,NS、零,Z、正小,PS、正中,PM、正大,PB[3]。树立含糊规矩的原则是使体系输出呼应的动静态特性抵达最佳：当差错大或较大时，挑选操控量以赶快消除差错为主；当差错较小时，挑选操控变量要以体系的安稳性为主，防止体系超调。因而经过仿真和试验规划可得到针对Δkp和Δki的含糊规矩表[4]，如表1所示。

依据输出误差e的巨细、方向、改动趋势，及各个PID参数与含糊操控器输入量的联系，拟定出各个参数的操控规矩，经过含糊推理作出相应决议计划，输出修正值Δkp、Δki，然后完结PID参数的优化组合。含糊PID的含糊操控表由Δkp、Δki两个表组成，依据体系的误差等参数，经过查表算的Δkp、Δki两个参数修正值，叠加在PID参数的初始设置值kp0、ki0上，得出本次的kp、ki参数的值[5]，如公式1所示。

其间含糊PID仿真初始值设为kp0=0.05，ki0=20。

4、逆变器操控电路的仿真研讨

树立逆变器操控办法研讨的仿真主电路参数如下：滤波电感L=5mH，电容C=30μF，开关管的开关频率fs=10kHz，给定沟通电压源峰值为311V，理性负载R=30Ω，L=1mH，输出电压有用值u=220V，频率f=50Hz。

逆变器主电路包含直流稳压电源模块、全桥MOSFET开关管逆变模块、电压电流采样模块、信号发生器模块等组成部分；电压外环选用Simulink模块库中的数字PID操控模块，电流内环选用自整定FuzzyController PID操控模块。仿真效果如图2所示。

如图2所示，自上而下依次为给定沟通电压信号波形、理性负载电压输出波形、数字PID操控负载电流输出波形、含糊PID操控负载电流输出波形。因为负载为理性负载，因而负载电流滞后负载电压一个相位差。别的，理性负载在接通电源时会发生反电动势电压，电压会瞬时增大，而经过电压波形能够看出本试验能够有用遏止电压峰值及电流波形，然后延伸逆变电源的运用寿命。因而由图可示，电压外环PID操控可操控负载电压安稳输出，而电流内环含糊自习惯整定PID操控负载电流质量输出显着优于数字PID操控，总谐波失真度(THD)低、动态功用高。

5、结语

经过剖析理性负载在逆变电源中不同闭环操控下的输出电压、电流波形，试验证明逆变电源在双闭环含糊自习惯整定PID操控办法的可行性及优越性。

参阅文献

[1]陆东良.依据重复操控的单片机SPWM逆变电源研讨[D].成都:四川大学,2006:1

[2]孙鹏.依据单片机操控的太阳能逆变电源研讨[D].大连:大连海事大学,2007:42-45

[3]李国勇.智能操控及其MATLAB完结[M].北京:电子工业出版社,2005:230-239

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关键词：弧焊机；电源；规划

中图分类号：TE972+.5 文献标识码：A]

前语

电路电子技能的高速开展，促进了器材、电路及其操控技能员向着集成化、高频化、全控话、电路弱电化、操控技能多功用化的方向开展。现在，逆变技能广泛运用于电机驱动、变频调速、不间断电源、电化学、电焊机、电机停止改换、电加热设备等工业范畴工业开展，极大推动了这些范畴的工业开展。与传统电源比较，逆变电源具有高效节能,约20%-35%，体积小、重量轻，反响速度快等特色。有利于完结主动化和智能化操控。

逆变式弧焊电源因为具有焊接功用好、动态呼应快、体积小、质量轻、功率高级许多长处而成为焊接电源的首要开展方向之一。

1 逆变式弧焊机电源的技能要求

弧焊电源的负载是电弧，要构成契合焊接外特性要求的电弧，弧焊电源要满意有较大的短路电流和较高的空载电压；输出电流、电压安稳；输出电流可调理；具有完善的自我维护体系。

2 高频逆变式弧焊机电源的规划

本文规划的高频逆变式弧焊电源的输入电压幅值为220士15%，作业频率f=100KHZ；开关功率管最大占空比Dmax =0.8、最大导通时刻TONmax=40μS。输出电压电流额外值:15V,315A，适宜组装在中等功率的电焊机上。

2.1 逆变式弧焊机电源的根本组成

在供电体系中，单相或三相沟通电网电压，经整流和滤波后取得逆变器所需的滑润的直流电压。该直流电压经逆变器中的大功率开关器材(的替换开关效果下，变成几千至几万赫的中高频电流，再经过中高频变压器降至适宜于焊接的几十伏或十几伏低电压，并凭借操控电路和检测电路及焊接回路的阻抗，取得焊接工艺所需的外特性和动特性。

2.2 逆变式弧焊机电源的供电体系和辅佐电源的的规划

逆变式弧焊机电源的供电体系如图1所示，当高频逆变式弧焊电源发动后，电阻R2用来按捺开机瞬间电容器充电发生的浪涌冲击电流，然后主电路初级侧的电流感应器的二次侧绕组构成的电压经VD24加至晶闸管VTH1的操控极，使YTH1导通，此刻旁路限流电阻R2，这样电源进入正常作业。因为此刻电容C11、 C12、 C13、C3己经充电，VTH1导通时不会发生冲击电流。晶体管VT3的效果是在输入电源瞬时断开后又当即接通时按捺冲击电流。

输入电压经由变压器T2后下降到适宜的值，再经过桥式整流，电容滤波后，经过7815、7815和7820集成稳压器别离构成+15V、-15V和+20V阻隔直流供电电源，别离为相关的操控电路供电，这样能够防止操控电路彼此之间的搅扰。这儿变压器次级别离是18V、18V、22V。

2.3 逆变式弧焊机电源的逆变器的作业原理

全桥移相技能，保留了恒频操控的长处，有利于滤波电路的优化，且操控简略，是软开关变流技能的最佳操控办法。本文选用集成电路UC3895来完结逆变器的零电压全桥移相操控。逆变器的谐振电路由电感和电容组成，进行串联谐振，在高频电路中，要求电感和电容的值要十分小。

图2 全桥移相开关电路原理图

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