先进数字控制双向逆变电源

设 计 报 告

设计者：林东 刘丽玲 温定贤 指导教师：周小方老师 日期：2008年8月30日

单相SPWM逆变电源

摘要

本设计以PIC16F877A单片机为核心，利用面积等效法生成SPWM波，通过控制逆变器件的工作状态实现对输出的控制，从而得到频率和大小都可调的正弦交流电。该逆变电源输出的正弦交流电精度高，性能稳定，实用价值高。 关键词：PIC16F877A、面积等效、逆变

1系统设计

1.1方案论证

根据设计要求，电路的主要功能是将输入的单相交流电先转变成直流电，再通过逆变电路和控制电路将直流电转变成大小和频率都可调的单相交流电，即为交直交变频电路。因此系统主要应包括两部分：逆变电路和驱动电路。 1、逆变电路[1]

逆变电路主要是通过控制回路输出宽度按正弦规律变化的脉冲来控制开关器件的通断，从而输出正弦波。由于交直交变频器主要用于交流电机的调速，即负载为阻感负载，系统运行时需要消耗无功功率，而采用全桥逆变电路可以实现能量的双向流动，由交流侧向直流侧反馈无功能量，故逆变电路采用单相全桥逆

变电路。 2、驱动

理工的

武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书


目录


1方案论证
........................................................................................................1


1.1设计实现要求
.......................................................................................1


1.2设计方案确定
.......................................................................................1
2原理简介
........................................................................................................3


2.1升压斩波电路
........................................................................

摘 要

随着国民经济的高速发展和国内外能源供应的紧张，电能的开发和利用显得更为重要。目前，国内外都在大力开发新能源，如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。一般情况下，这些新型发电装置输出不稳定的直流电，不能直接提供给需要交流电的用户使用。为此，需要将直流电变换成交流电，这就需要逆变技术的大力应用。

本文设计的单相PWM逆变电源属于交流电源，采用电压反馈控制，通过中断功率通量和调节占空比的方法来改变驱动电压脉冲宽度来调整和稳定输出电压。其主电路构成采用的是Boost电路和全桥电路的组合。本设计的核心是AVR单片机，既能产生PWM波，控制升压电路和逆变电路，又能对系统进行实时监控，确保系统的稳定性。

本文详细的分析了该逆变电源的工作过程，并推导了重要公式。最后对该逆变电源进行了软件仿真，验证了其可行性和有效性。

关键词：逆变器，脉冲宽度调制，场效应管

I

Abstract

With the high-speed developing of national economy and the shortage supply of world electrical energy supplies, the development and utiliza

武汉理工大学

硕士学位论文

基于FPGA的逆变电源控制器的研究

姓名：张晓菁

申请学位级别：硕士

专业：电力电子与电力传动

指导教师：夏泽中

20090501

摘要

随着电力电子变流技术的不断发展，各种先进的控制技术层出不穷。一方面重要部门、用电设备对高品质的电源需求日益增多，另一方面电力电子设备的大量使用、非线性负载的不断增加使得电网的谐波污染十分严重，形成了鲜明的供需矛盾，为此，近几年来高性能的ＰＷＭ逆变器的研究越来越受到关注，控制器从过去的模拟电路时代逐渐进入到全数字控制时代。本文利用一个成熟的单相电压型ＰＷＭ逆变器控制模型，依次对专用逆变电源控制器的系统功能进行划分，包括各功能模块的硬件算法，全系统的硬件设计及优化，流水线操作等问题进行了初步研究。

首先简要介绍了基于ＦＰＧＡ的逆变电源控制器的设计方案及片内ＦＰＧＡ功能模块的划分。在给出逆变电源控制器应用目标的基础上，制定了ＦＰＧＡ目标器件的选择原则和芯片的技术规格，完成了器件的选择和相关开发环境和工具的选取。并系统阐述了ＦＰＧＡ的设计流程。

对正弦信号数字化生成与同步技术进行了设计与研究，设计实现了基于ＦＰＧＡ的正弦信号发生器及数字锁相环的模块并给出了仿真结果。数字锁相技术在逆变器中得到实现，锁相时保证逆

本科毕业设计说明书

基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计 THE DESIGN OF DIGITAL INVERTER BASED ON

TMS320LF2407A

学院（部）：电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

2013年 06 月 01 日

基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计

摘要

逆变电源是一种采用电力电子技术是进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。逆变电源技术是一门综合性的产业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。电源技术的发展使得数字控制系统控制的电源取代传统电源已成为必然。

逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。目前逆变电源的核心部分就是逆变器和其控制部分，虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是其控制方法实现起来还是有所困难。因此，对逆变电源的控制和逆变器进行深入研究具有很大的现实意义。

随着现代科学技术的迅猛发展，逆变技术目前已朝着全

本科毕业设计说明书

基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计 THE DESIGN OF DIGITAL INVERTER BASED ON

TMS320LF2407A

学院（部）：电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

2013年 06 月 01 日

基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计

摘要

逆变电源是一种采用电力电子技术是进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。逆变电源技术是一门综合性的产业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。电源技术的发展使得数字控制系统控制的电源取代传统电源已成为必然。

逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。目前逆变电源的核心部分就是逆变器和其控制部分，虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是其控制方法实现起来还是有所困难。因此，对逆变电源的控制和逆变器进行深入研究具有很大的现实意义。

随着现代科学技术的迅猛发展，逆变技术目前已朝着全

中北大学2012届毕业设计说明书

1 绪论

1.1 现代逆变电源技术及发展现状

美国贝尔实验室于1956年研制出世界上第一只晶闸管(SCR)，标志着电力电子技术的开始。现代电力电子技术是以电力为主要研究对象的电子技术。它利用电力电子器件对电能进行变换和控制。当代许多高新技术均与电网的电流、电压、功率和相位等各种基本参数的变换与控制有关，而电力电子技术能实现对这些参数的精确控制和高效处理，尤其是能够实现大功率电能的频率变换，为高新技术的发展提供了强有力的支持。因此，现代电力电子技术不仅仅自身是一项高新技术，而且还是其他高新技术的发展基础。如果说微电子技术是信息处理技术，电力电子技术则是电力处理技术。

逆变，是对电能进行变换和控制的一种基本形式。电力电子电路的基本功能是使交流电能(AC)与直流电能(DC)之间进行相互转换，基本转换形式有四种，其中将直流电变换成交流电的变换称为DC/AC变换，也即通常所说的逆变。它是电力电子领域中最为活跃的部分。随着电力电子技术的发展，逆变技术也随之不断发展。“现代逆变技术”是综合了现代电力电子开关器件的应用、现代功率变换、模拟和数字电子技术、PWM技术、频率及相位调制技术、开关电源技术和控制技术等的一门实用设

分 类 号

学校代码 10487

学号 2003611310062 密级

硕士学位论文

数字控制双向全桥DC/DC变换器的研究

学位申请人：牛金红

学科专业：电力电子与电力传动 指导教师：康 勇 教授

答辩日期：2006年4月29日

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements For the

Degree of Master of Engineering

A Study of Bi-directional Full-Bridge DC/DC Converter Based

on Digital Control

Candidate : Niu Jin Hong Major:

Power Electronics and Electric Drive

Supervisor: Prof. Kang Yong

Huazhong University of

计算机控制——北邮(PDF版)

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计算机控制技术高等院校自动化新编系列教材

第5章 数字控制器设计

计算机控制——北邮(PDF版)

计算机控制技术

高等院校自动化新编系列教材

主要内容 模拟化设计方法离散化设计方法大林算法数字控制器的实现方法

第五章

数字控制器设计

计算机控制——北邮(PDF版)

计算机控制技术高等院校自动化新编系列教材

5.1 数字控制器的模拟化设计

数字控制器的模拟化设计方法，是指在一定条件下把计算机控制系统近似地看成模拟系统，忽略控制回路中所有的采样开关和保持器，在s域中按连续系统进行初步设计，求出模拟控制器，然后通过某种近似，将模拟控制器离散化为数字控制器，并由计算机实现。

计算机控制——北邮(PDF版)

计算机控制技术

高等院校自动化新编系列教材

5.1.1数字控制器的模拟化设计步骤r(t)+ e(t) T e(k) D(z) u(k) T H(s) u(t) G(s) y(t)-

典型的计算机控制系统

设计问题是：根据已知的系统性能指标和 G(s),设计数字控制器 D(z)

第五章

数字控制器设计

计算机控制——北邮(PDF版)

计算机控制技术

高等院校自动化新编系列教材

5.1.1数字控制器的模拟化设计步骤) ⒈设计假想的连

第一章 逆变电源的数字化控制 2
1.1逆变电源数字化控制技术的发展 2
1.2传统逆变电源控制技术 2
1.2.1传统逆变电源控制技术的缺点 2
1.2.2传统逆变电源控制技术的改进 2
1.3逆变电源数字化控制技术的现状 2
1.3.1逆变电源控制技术数字化、智能化、网络化 2
1.3.2逆变电源数字化需要解决的一些难题 2
1.4逆变电源数字化的各种控制策略 2
1.4.1数字PI控制 2
1.4.2滑模变结构控制 2
1.4.3无差拍控制 2
1.4.4重复控制 2
第二章 推挽型逆变器的基础知识 2
2.1 开关型逆变器 2
2.2 推挽型电路 2
2.2.1 线路结构 2
2.2.2 工作原理 2
2.2.2推挽型逆变器的变压器设计 2
第三章 基于单片机的控制系统设计 2
3.1 系统硬件电路的设计 2
3.1.1 AT89C52单片机 2
3.1.2显示电路 2
3.1.3 A/D转换电路 2
3.1.4 SPWM波形电路 2
3.1.5 SA828主要特点 2
3.1.6 SA828工作原理 2
3.1.7内部结构及