目 录2kVA高频逆变电源设计 I摘要： I第1章 绪 论 11.1 逆变电源技术概述 11.1.1 逆变电源系统结构及控制技术的发展 11.1.2 恒频、恒压逆变电源结构形式的演变 21.1.3 逆变电源PWM控制技术的发展 21.2 逆变电源输出波形控制技术的发展概况 61.2.1 PID控制(Proportional．Integral and Differential Contr01) 71.2.2 状态反馈控制(State Feedback Contr01) 71.2.3 重复控制(Repetitive Contr01) 71.2.4 无差拍控制(Deadbeat Contr01) 7 滑模变结构控制(SlidingModeVariable StructureContr01) 81.2.6 智能控制(Intelligent Contr01) 81.3 本课题的提出 9第2章 高频逆变电源的主电路 102.1 系统的构成及工作原理 102.1.1 主电路的设计参数 102.2 移相式PWM软开关高压逆变电源的电路设计与分析 102.2.1 电源的整体结构设计 102.2.2 逆变电源的主电路工作分析 122.2.3 移相脉冲电路与驱动电路设计分析 162.2.4 系统构成图和主电路图 172.2.5 工作原理 182.3 系统主电路的参数设计 182.3.1 斩波器的设计 182.3.2 逆变电路的工作原理 21第3章 高频逆变电源的控制电路 223.1 总体设计框图及原理 223.1.1 总体设计框图 223.1.2 工作原理 223.2 驱动电路 233.2.1 驱动电路图及工作原理 233.2.2 参数计算及选择 233.3 逆变电路 243.3.1 控制系统原理框图及基本思想 243.3.2 单相全桥逆变电路控制图及参数计算 243.4 斩波电路 263.4.1 控制系统原理框图及基本思想 263.4.2 斩波控制电路图及参数选择 263.5 PI调节器的设计 293.5.1 基本原理 293.5.2 参数选择及计算 30第4章 保护电路 314.1 IGBT过压的原因及抑制 314.1.1 工作原理 314.1.2 缓冲器回路的设计 324.2 IGBT的过流保护 324.2.1 IGBT过流保护的必要性 324.2.2 造成短路的原因 334.2.3 设计短路保护电路的几点要求 34致谢 36参考文献 372kVA高频逆变电源设计摘要：本文在分析了IGBT(绝缘栅双极晶体管)特性的基础上，设计了一台容量为2kVA、频率为20kHz的高频逆变电源。
给出了直流斩波电路及全桥逆变电路的工作原理，此高频逆变电源可将75~130V的蓄电池直流电压逆变为110V, 20kHz的交流电压对高频逆变电源的控制主要分两部分:逆变控制和斩波控制斩波控制可将75-130V波动的蓄电池直流电压变成70V的直流电压逆变控制可将此直流电压逆变为70V, 20kHz的交流电压，最后经变压器得到110V, 20kHz的交流电压驱动电路的设计使得该系统的应用更加易行设计中说明了各元件参数的计算和选择方法，提出了对IGBT的短路保护方案关键词: IGBT; 逆变电源; 斩波器; 短路 2kVA high frequency inverter power designAbstract：This paper analyzes the IGBT (insulated gate bipolar transistors) characteristics, the author designed a capacity for 20kHz for 2kVA, frequency of high frequency inverter power supply. Dc chopper is given and the whole bridge inverter electric circuit principle of work, the high frequency inverter power supply can be 130V battery 75 to dc voltage inverter, the 20kHz for 110V ac voltage.The high frequency inverter power control mainly divided into two parts: inverter control and the chopper control. The chopper control can be 130V fluctuation battery 75-70V dc voltage into the dc voltage. Inverter control for the dc voltage inverter, 70V 20kHz ac line voltage transformer, finally obtained by 20kHz 110V ac voltage, the. Driver circuit design made the system application more feasible. In the design of each component parameters illustrates calculation and selection method, puts forward the short circuit protection scheme of IGBT.Keywords: IGBT; Inverter power supply; The chopper manometers; short-circuit 第1章 绪 论1.1 逆变电源技术概述随着控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备都不是直接使用公用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。
它们的幅值、频率、稳定度及其变化方式因用电设备的不同而不尽相同，如通信电源、不间断电源、医用电源、充电器等，它们所使用的电能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小型化、数字化、高性能的逆变电源具有广泛的应用前景电源技术主要研究如何利用电力电子技术对功率进行变化和控制，它广泛运用现代逆变技术、电磁技术、电子技术和计算机技术等学科的理论，具有较强的综合性本课题主要研究逆变电源输出电压的波形控制技术现代逆变技术是电源技术的基础，它是研究现代逆变电路的理论和应用设计方法的一门科学，是建立在现代控制技术、电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制(PWM)技术、磁性材料等学科基础之上的一门实用技术⋯采用逆变技术有很多优越性，通过控制回路，可以控制逆变电路的工作频率和输出时间比例，从而使输出电压或者电流的频率和幅值按照设备工作的要求来灵活的变化逆变电源是将一次电源送来的交流电变换成其他形式的交流电，不间断电源是在电网断电时，将蓄电池中的直流电逆变成交流电，这样就不会因为电网波动或者断电而影响设备的正常运行由于逆变电路的工作频率高，调节周期短，使得电源设备的动态特性很好具体表现为：对电网波动的适应能力强(源效应好)，负载效应好，启动冲击电流小，超调量小，恢复时间快，输出稳定，纹波小等。
与此同时，加快了控制速度和对保护信号的反应，增强了系统的可靠性1.1.1 逆变电源系统结构及控制技术的发展逆变电源中实现电能变换的关键部件是电力电子开关器件，其特性对变流电路的性能起着至关重要的作用只有具备高性能的开关器件，才能通过研究与之相适应的电路拓扑结构和开关控制方式，构造出性能优良的变流装置因此，从某种意义说，电力开关器件的发展决定着电力电子技术的发展1.1.2 恒频、恒压逆变电源结构形式的演变早期的逆变电源，无论是交一交逆变电源还是交一直一交逆变电源，其中的逆变桥功率元件主要由快速晶闸管组成，当负载变化时，通过调节整流管导通角的大小，改变直流环电压，最终实现逆变电源的恒频、恒压输出这种电源结构有两个明显的缺点:一是关断晶闸管必须另外加装电感、电容或辅助开关器件组成的强迫换流电路，因而电路的控制机构复杂，并使得整机体积重量加大，效率降低;二是这种电路主要立足于分离元件控制，工作频率的提高也受到限制现在，这种电源结构己经逐渐被其它新型的电源结构所替代 随着以IGBT为典型代表的高性能电力电子器件的发展，与之相适应的逆变电源结构及控制技术也应运而生脉宽调制即（PWM控制方法）具有在一个功率级内同时实现调频、调压以及调节速度快等优点，因而在逆变电源控制中得以广泛应用，这种控制电路中，运用PWM技术，实现逆变电源的恒频、恒压输出。
PWM控制技术虽然有开关频率高造成开关损耗大的缺点，但这一缺点由于功率开关器件性能的不断提高能够得以逐渐克服软开关控制技术的研究，不但解决了硬开关工作过程中存在的开通和关断时的能量损耗问题，而且也使得逆变电源的拓扑结构发生了重大变化一种由场控晶闸管组成的有源钳位逆变电源结构电路中，利用谐振元件Lr、Cr以及谐振控制开关Sr的协同工作，在逆变器输入的直流电压电路中产生谐振，从而把输入的直流电压转化为一系列高频脉冲电压波供给逆变桥，最终实现逆变桥所有器件的ZVS开关工作这种电源结构形式的突出优点是器件开关损耗低、电源能量转换效率高，是当前逆变电源领域的热点1.1.3 逆变电源PWM控制技术的发展 PWM脉冲，可通过多种方法，产生，用正弦参考波和三角形载波比较产生PWM制和双极性调制单极性调制使用单极性三角波和参考波比较产生，而双极性调制波形是通过双极性三角波和参考波比较产生图1一4是单极性调制波形，图1一5是双极性调制波形参考波除用正弦波外，还可以采用矩形波、梯形波等，载波信号也可用锯齿波不同载波和参考波组合时输出波形的特点总结如下: 1.载波为三角波或锯齿波，参考波为正弦波时，不会出现相对于参考波频率的奇次倍谐波。
2.载波为三角波或锯齿波时，基波的振幅和调制度成正比3.当载波为锯齿波时，有Ws士2Wo，2Ws，等谐波，Ws为载波角频而载波为三角波时这些谐波不存在 4.三相PWM时，三相共用一相载波与三相分别有自己对应的载波所输出的谐波不同与单相载波比较，三相载波时，虽然Ws士2Wo，2Ws，没有了，但2Ws分量却增加了5.三相PWM时，利用线电压进行控制可以提高直流电源的利用率，并且减小开关频率 6.载波和参考波的频率对PWM性能也起着至关重要的作用若载波与参考波的相位不同步，则相邻参考波周期内的脉冲将是不同的当载波频率大大小于参考波频率时，这种不同步造成的影响可以忽略;当两者频率接近时，此时应该用锁相电路，使参考波与载波之间有固定的相位关系来克服频率跳动 传统的PWM技术重点研究如何通过恰当设计开关模式来实现逆变电源输出频谱的优化，并没有考虑信号传输过程中开关点的变化，而且通常只能通过反馈控制来调节输出电压的有效值或平均值。
在闭环调节脉宽调制的逆变电源系统中，要求能在瞬时或周期性的。