毕业论文单相逆变电源的设计.doc

陕西理工学院 本科毕业设计任务书 电气工程学院 院(系)自动化 一、毕业设计题目单相逆变电源的设计 二、毕业设计工作自2012 年月日 起至年月日止 三、毕业设计进行地点:501-108 四、毕业设计内容 (1) 掌握单相电压型PWM逆变器的工作原理； (2) 建立单相电压型逆变器的数学模型； (3) 完成单相电压型PWM逆变器的谐波分析； (4) 完成单相电压型逆变器反馈闭环控制系统控制规律研究； (5) 完成单相电压型PWM逆变器系统仿真； (6) 完成系统调试，并对实验结果进行分析。 1绪论 1 1.1 逆变技术的定义 1 1.2 逆变技术的发展过程 1 1.3 逆变技术的应用前景 2 1.4 逆变技术存在的难点 2 1.5逆变电源的发展趋势 2 1.6 逆变器的分类 3 1.7 逆变技术指标 4 1.8 逆变器的单片机控制 4 1.9 本文研究内容 6 本文研究的主要内容如下： 6 2逆变电路 6 2.1 逆变电路的基本工作原理 6 2.2逆变电路的换流方式 7 2.3 电压型逆变电路 9 2.4 逆变电路的调制方式 12 三、系统组成及各部分原理 13 3.1系统控制方案 13 3.2 系统框图 13 3.2.1主电路硬件结构及工作原理 13 3.3 系统各级供电电源设计 14 3.4 IGBT的特点及选取 15 3.5 TMS320F2812 DSP简介 15 DSP的概念 15 A/D转化单元概述 16 3.6 IGBT驱动电路 18 3.7输出滤波器的设计 19 3.7.1 滤波器的理论分析及参数选取 19 3.8 闸管导通死区硬件电路设计 20 3.9输出电压采样电路 21 四、PWM控制技术 23 4.1 PWM控制的基本原理 23 4.2 正弦脉宽调制的生成 24 4.3规则采样法 25 4.4 同步调制和异步调制 26 4.5 TMS320F2812DSP PWM信号的产生 27 5 系统数学模型与控制方案 29 5.1系统数学模型建立 29 5.2系统仿真 31 5.3 闭环自动控制系统组成 32 5.4 控制方案选择 33 5.4.1单一控制方式的效果 33 5.4.2 比例积分微分控制(PID) 34 6 实验 36 6.1 实验数据分析 36 6.2 实验结果总结 37 6.3 实验中硬件照片 37 6.4系统的进一步设计及方向 39 参考文献 41 科技外文文献原文 43 致 谢 50 附录1 52 单相电压型逆变电源设计总程序 52 第一章 绪论 1.1 逆变电源基本概念 逆变就是将直流电能转化成交流电能的过程。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。 随着信息处理技术的发展，尤其是计算机的广泛应用，供电系统的可靠性要求越来越高，因此对不间断电源（UPS）技术指标的要求越来越高。UPS的核心部分是一个恒压恒频逆变电源，也称为逆变器，由于传统模拟控制器需要使用大量的分立元器件，老化和温漂严重影响了系统的长期稳定性。而微机数字化控制技术填补了这一缺陷，同时增加了控制的方便性，提高了整个系统的稳定性和可靠性。本文设计了一种基于DSP控制的逆变电源.并在逆变电源设计中采用PWM控制方法，PWM技术在晶闸管时代就已经产生，但是为了使晶闸管通断付出了很大的代价，因而难以得到广泛应用。以