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1、. . . . 摘要近年来，随着科学技术的进步，人们生活要求及质量不断提高，笔记本电脑、手机、数码相机以及MP3、MP4等小型高科技产品越来越多的被人们使用、各种新兴能源不断的出现，这促使了逆变技术不断的发展进步。正因为有了逆变电源，人们才可以利用直流电(如蓄电池、燃料电池、开关电源等)转换成为各种所需的交流电来为各种电器提供稳定可靠的电力保障，才能使人们平时使用的笔记本电脑、手机、数码相机等能够正常工作。此外，小型逆变电源还可以利用飞机、汽车以及便携式供电设备等，在野外提供交流电源，方便人们的日常生活，所以逆变电源的研究将是必然的选择，而且它的研究也必将给人们带来可观的经济效益和社会效益。本
2、课题针对独立逆变系统的特点，首先对系统的方案进行比较分析，并提出了“直流升压斩波电路+全桥逆变”的逆变电源设计方案。在方案选定的基础上，对构成独立逆变系统的升压环节和逆变环节以及PWM装置进行分析，确定其电路原理图以及工作方式，并实现直流升压斩波电路和全桥逆变电路的PWM控制。在设计中，采用PI控制算法计算控制调制幅度值，控制调节开关管的导通和关断时间发生变化，使输出电压稳定在220V。然后在Matlab中对独立逆变系统进行仿真、分析。最后，论文给出了调试与仿真结果，验证了本文所采用的逆变思想的可实现性，而且电路简单，控制方便，结构紧凑，在一定程度上降低了成本和提高了可靠性。关 键 词：直流升
3、压 全桥逆变 Matlab仿真AbstractIn recent years, along with the science and technology progress, peoples requirement and quality enhances unceasingly. Such as notebook, mobile phones, digital cameras, MP3, MP4 and other small high-tech products are more and more used by people. Meanwhile, the variety of emer
4、ging energy constantly appear. It prompted the inverter technology constantlys progress and development. Basing on inverter power supply, people can use DC (such as batteries, fuel cells, switching power supply and so on) to transformed into various kinds of needed for all types of electric AC provi
5、de stable reliable power supply. So people usually use of notebooks, mobile phones, digital camera and so on can work normally. In addition, we still can use the small inverter power supply aircraft, cars and portable power supply equipments, etc and provides the wild AC power, it Provides convenien
6、ce for peoples 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 comparison system solutions, and put forward the DC pressurization c
7、hopper + 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 mod
8、ulation amplitude values, to make the output voltage stability in 220V. Then simulation of the inverter system in Matlab.Finally, this paper analyzes the commissioning and simulation, results show that the feasibility of invert strategy is successfully verified as well. And control circuit is simple
9、, compact structure. So, to a certain extent, it reduces the cost and improves the reliability.Key Words: Dc boost, full-bridge inverter Matlab simulation . . . 目录第一章 绪论51.1 研究背景及意义51.2 国研究水平以及发展趋势61.3 论文主要研究的的容以及目标6第二章 独立逆变电源的系统分析72.1 逆变技术的分类72.2 独立逆变系统结构的比较72.2.1 工频变压器形式电路72.2.2 高频变压器形式电路82.2.3 无变
10、压形式电路92.3独立逆变系统升压环节的比较和分析92.3.1 正激式92.3.2 反激式102.3.3 半桥式102.3.4 全桥式102.3.5 推挽变换112.3.6 直流升压斩波电路112.4 独立逆变系统逆变环节的比较和分析132.4.1 推挽式逆变电路132.4.2 半桥逆变电路142.4.3 全桥逆变电路152.5 逆变电路控制方案的分析和比较172.5.1 模拟控制172.5.2 由单片机实现数字控制172.5.3 由DSP实现数字控制172.6 DSP简介182.7 独立逆变系统的反馈环节的分析18第三章 PWM控制技术原理及SPWM波的生成203.1 PWM控制的基本原理2
11、03.2 SPWM的控制模式及其实现213.2.1 SPWM法的基本原理213.2.2 规则采样法生成SPWM波223.3 单极性和双极性PWM控制逆变电路分析233.3.1 单极性PWM控制方式233.3.2 双极性PWM控制方式24第四章 单相逆变电源的Matlab仿真254.1 MATLAB的简称254.2 Simulink的简介254.3升压环节的建模及仿真264.4 制作并生成SPWM波形294.5 逆变环节的建模及仿真314.6 独立逆变系统总电路的仿真33第五章 总结及期望355.1 总结355.1.1 设计中的主要成果如下355.1.2 设计中遇到的主要问题如下355.2 展望
12、35参考文献36致37第一章 绪论1.1 研究背景及意义逆变电源是一种采用电力电子技术、控制技术进行电能转换的电力装置，它可将输入的12V或24V等直流电转换成220V/50Hz交流电或其它类型的交流电，它输出的交流电可用于各类设备，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。目前世界各国电源标准并不统一，各种新兴的能源形式也不断出现，逆变电源有着广泛的用途，它可用于各类交通工具，如汽车、各类舰船以及飞行器，在太阳能及风能发电领域，逆变电源有着不可替代的作用。有了逆变电源，就可利用直流电(蓄电池、开关电源、燃料电池等)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、
13、手持PC、数码相机以及各类仪器等、小型逆变电源还可利用汽车、轮船、便携供电设备，在野外提供交流电源。逆变电源的研制将带来可观的经济效益和社会效益。逆变技术的原理早在1931年就有人研究过。从1948年美国西屋电气公司研制出第一台3kHZ感应加热逆变器至今已有近60年历史了，而晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件，到了20世纪70年代，可关断晶闸管(GTO)、电力晶闸管(BJT)的问世使得逆变技术得到发展应用。到了20世纪80年代，功率场效应管(MOSFET)绝缘栅极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)以及静电感应功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础，因此电力电
14、子器件的发展为逆变技术高频化、大容量化创造了条件。进入20世纪80年代后，逆变技术开始从应用低速器件、低开关频率逐渐向采用高速器件、提高开关频率的方向发展，使逆变器体积进一步减小，效率进一步提高，正弦波逆变器的品质指标也得到很大提高。而微电子技术的发展又为逆变技术的实用化建立了很好的平台，传统的逆变器需要通过许多的分立元件或模拟集成电路加以完成。随着逆变技术复杂程度的增加，所需处理的信息量越来越大，而微处理器的诞生正好满足了逆变技术的发展要求，从8位的带有PWM口的微处理器到单片机，发展到今天的32位DSP器件，使先进的控制技术如矢量控制技术、模糊控制等在逆变领域得到较好的应用。总之，逆变技术
15、的发展是随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展而发展的，进入21世纪，逆变技术正向着频率更高、功率更大、效率更高、体积更小的方向发展。而逆变电源是光伏发电系统中的重要组成部分，逆变电源的性质决定了光伏发电系统输出电能的质量。随着逆变电源的类型的增多和控制技术的不断发展，使得光伏发电系统可以应用到与国民生产和日常生活相关的各个领域。1.2 国研究水平以及发展趋势近年来，现代逆变技术主要朝着高频化、模块化、数字化、绿色化以及并机技术的趋势发展。而目前我国国的逆变电源按变换方式主要采用工频变换。工频变换逆变电源是先产生50HZ交流信号，然后利用工频升压器产生220V交流电。这种逆变器结构简单，工作可靠，但这种逆变器体积大、笨重、噪音大、价格高、效率方面也有待进一步提高。高频变换逆变电源是通过高频DC-DC变换技术，先将低压直流变为高频低压直流，经过高频变压器升压后再整流成高压直流，对其再进行正弦变换，即可得到220V/ 50Hz正弦波交流电。虽然这种逆变器
