陈威[1]2009年在《基于数字控制的正弦波逆变电源的研究》文中研究说明逆变电源在国防及工农业等各领域有着广泛应用。目前,我国数字控制工频正弦波逆变电源的发展处于相对低的水平,本文主要就基于数字控制的谐振软开关逆变技术开展研究工作。论文对基于DSP的单相谐振软开关逆变电源的数字控制技术进行了研究,着重对谐振直流环技术的电路工作原理、工作模式、软开关实现机理及谐振参数的确定等进行了深入详尽的分析;利用DSP的灵活调节特点,有效地简化了谐振直流环软开关逆变系统的控制环节。论文提出了系统设计方案,建立了逆变器的模型,提出了硬件电路的设计方案,包括全桥主电路设计、以DSP为核心的逆变控制系统、采样调理、驱动保护等,给出了各单元电路设计。控制系统软件则重点阐述逆变器数字控制系统主要环节的设计,给出了软件的总体结构、SPWM波形的实现,生成数字正弦基准,实现了对逆变器的保护、监测等逻辑控制功能。最后对主电路及控制电路进行了仿真调试,结果表明,所设计的电路及控制策略能够较好地改善输出波形质量,降低总谐波畸变率(THD)。
汪东林[2]2003年在《基于重复控制算法的正弦波逆变电源设计》文中研究表明针对普通逆变电源的由于非线性负载和扰动所引起的波形畸变问题，提出了将重复控制算法应用于逆变电源控制系统。本文分析了重复控制理论的设计基础，通过试验的方法建立了逆变电源的数学模型，设计了将重复控制器应用于逆变电源系统，提出了一种嵌入式的重复控制系统方案。分析讨论了该系统的稳定性和稳态误差。系统硬件电路采用数字信号处理器TMS320F240为主控制电路的芯片，设计了重复控制系统的主电路和控制电路。并设计了重复控制器的算法，对系统的相应部分进行了MATLAB的软件仿真。结果表明重复控制算法的应用能获得较好的输出波形。
高军, 黎辉, 杨旭, 王兆安[3]2002年在《基于PID控制和重复控制的正弦波逆变电源研究》文中研究表明分析了传统的数字PID控制方法和新颖的重复控制方法在正弦波逆变电源应用中各自的优缺点 ,提出了一种基于PID控制和重复控制的新型逆变电源控制方案 ,利用重复控制改善了系统的稳态特性 ,利用PID控制改善了系统的动态特性。试验结果表明 ,该控制方案使正弦波逆变电源系统获得了良好的稳态和动态特性。
俞建军[4]2015年在《基于模糊控制算法的正弦波逆变电源系统设计及开发》文中指出随着经济和科学技术的高速发展,全球能源消耗量持续增加,能源危机与环境污染问题日益严重。在各类可持续新能源中,太阳能以其无污染、获取方便、能源巨大等优点成为最受欢迎的能源之一。逆变器作为太阳能利用中的核心组成部分,是一种将直流电转换为交流电输出的装置。在实际应用中离网逆变电源功能丰富、控制灵活、携带方便且成本低,具有广阔的研究与应用空间。本文首先介绍了国内外逆变电源系统的发展现状与发展趋势,在充分了解了正弦波离网逆变电源工作原理的基础上提出了系统设计的要求。其次,对逆变电源系统的主电路结构进行了设计,DC-DC变换采用半桥推挽结构,DC-AC逆变采用全桥电路结构。同时对电路进行了具体的设计和器件选型,主要包括推挽变换电路设计、脉冲宽度调制电路设计、高频变压器设计、输入整流滤波电路设计、反馈电路设计、全桥逆变电路设计、驱动电路设计、LC滤波电路设计、采样电路设计及保护电路设计。再次,对SPWM控制技术、常用的SPWM采样方法作了详细的分析与讨论,采用单极性双边控制、对称规则采样法作为本文的SPWM实现方式。同时,本文对模糊控制算法做了详细的研究及仿真,主要包括模糊化处理、隶属函数、模糊推理与模糊规则集、输出变量清晰化与模糊判决等模块。此外,还对经典PID控制算法和模糊控制算法的控制效果进行了仿真比较。最后,采用STM32F103ZET6实现了高频互补SPWM输出,并将模糊控制算法应用到小功率逆变电源系统中。相比经典PID控制算法,取得了更优良的控制效果,达到了逆变电源系统的预期设计要求。
郜克存[5]2005年在《单相正弦逆变电源数字控制算法设计与实现》文中研究表明随着信息技术的发展,逆变电源应用日益广泛。然而传统的逆变电源采用模拟电路控制导致了诸如电路复杂、调试困难、元件易老化、输出性能低等固有缺点。随着高性能DSP控制器的出现,逆变电源的全数字控制成为现实。从技术角度上来说,数字化的控制可以提高逆变电源的暂态、稳态响应等众多性能,从而提高逆变电源输出电压的稳定性和纯净程度,同时也提高了逆变电源自身的可靠性。本文顺应逆变电源当前发展趋势,提出并实现了一种基于DSP控制技术的单相正弦逆变电源数字化控制算法。 文章首先阐述了逆变系统的工作原理,分析了逆变系统中最常用的正弦脉宽调制方法及其产生办法,以及模拟、数字控制电路控制方法的优缺点。指出各种控制策略相互取长补短、相互渗透、互济优势,集成为复合控制器,是一种趋势所在。这些集成的控制器能够充分发挥各自的优势,而且更具有新的优良性能,能够更好地满足逆变电源的控制要求。 本文接着对逆变电源逆变系统进行了系统而完整的分析,建立了单相正弦逆变器的数学模型。进而针对单相正弦逆变电源,提出了一套基于改进的无差拍和重复控制相结合的复合控制算法。采用改进的无差拍控制以提高系统的动态响应,改进的重复控制以提高系统的静态响应。Matlab仿真表明该控制算法在线性负载和周期性非线性负载下均能跟随参考正弦波从而获得良好的动、静态响应效果。 在逆变控制算法的基础上,本文还建立了以DSP微处理器TMS320LF2407为主控制芯片的单相正弦逆变控制器实验平台,该平台还包括组成单相正弦逆变电源所需的采样、驱动、保护模块,接着本文详细阐述了实验方法,按照国家标准进行了一系列试验,从在各种情况下的试验结果可以看出,采用该复合控制算法而得到的单相正弦波稳定性高、失真度小。 最后,本文将所设计的单项正弦逆变电源复合控制算法应用于数字化不间断电源的设计中,提出和实验了采用嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ进行算法调度的数字化不间断电源设计方案。
高志风[6]2013年在《30Kw UPS的逆变系统的研究》文中提出近年来,UPS (Uninterruptible Power Supply)电源系统被越来越广泛的使用在各个领域,对其性能指标的要求也越来越高。除了主功率拓扑以外,UPS的控制部分对其整体性能的影响也是至关重要的。随着高性能DSP控制器的出现,UPS的全数字控制成为现实。好的UPS逆变电源输出波形要求不但具有高的稳态性能,还应有快的动态响应。单一的控制策略很难同时满足这两方面的要求。因此,各种控制策略取长补短,相互渗透,构成复合控制器是一种趋势所在。本文主要对UPS系统中的核心部分——逆变系统进行了研究,介绍了单相全桥逆变拓扑结构的工作原理,对本系统采用的PI调节控制和重复控制相结合的复合控制策略进行了详细的阐述,并对功率器件中存在的死区效应及其补偿原理做了简单介绍。本课题的重点是对整个UPS的逆变系统部分的研究。由于本课题研究的是30KW中大功率的UPS逆变系统,故采用传统的工频隔离逆变结构。该结构具有很好的负载抗冲击能力,并且输入输出相互隔离,具有很好的电气特性。在本课题的研究中对该结构的重要功率器件的选型以及参数的计算,控制部分、驱动部分、监控显示部分的硬件设计都做了详细的介绍。本文还介绍了系统的软件实现方法。在讨论了软件控制方案和控制时序后,文中给出了软件主程序流程图,并详细分析了各个主要功能模块,分析给出了程序流程图。最后还对本系统逆变部分进行加电调试,将所遇到的问题以及当时解决的方法罗列了出来。并且还对测试过程中各个部分的实验波形进行了分析总结,例如：SPWM驱动波形的分析、对输出电压的动态响应和稳定性的测试、锁相波形以及THDI的分析,最后还给出了市电和蓄电池供电之间相互切换时的波形分析。实验结果表明：本系统研究的硬件电路结构以及采用的PI调节控制和重复控制相结合的复合控制完全满足在中大功率UPS逆变系统中的使用要求。
亓迎川[7]2010年在《电压型逆变器分布式控制并联关键技术研究》文中研究指明随着国民经济建设各领域技术进步和武器装备信息化进程的不断加快,对供电设备提出了越来越高的要求,主要包括供电可靠性、供电容量、供电灵活性和正弦波供电电压的质量。这些要求直接或间接地与正弦波逆变器的并联技术相关。本文针对广泛应用的CVCF正弦波逆变器并联技术,以分布式控制电压型正弦波逆变器并联为主题,探讨获得高质量、高稳定度电压输出的逆变器并联技术方案和实现方法。重点研究基于新型控制器的分布式控制正弦波逆变器及其并联的有关技术,实现逆变器输出正弦波的高质量控制,同时针对该类逆变器输出阻抗低、不利于抑制并联环流的问题,给出提高环流阻抗的方法。论文围绕瞬时电压反馈型逆变器的控制问题及其并联方法,主要研究五个方面的问题。基于电力电子开关信号的周期平均法,推导了SPWM正弦波逆变器被控对象输入输出关系,建立不依赖于负载的逆变器被控对象数学模型,为逆变器控制回路参数设计提供依据。针对瞬时值反馈正弦波逆变器的交流控制器设计需要,研究交流控制系统的暂态分析、稳态分析问题,明确交流控制系统暂态过程与系统参数的关系,得出交流控制系统闭环极点虚部值与输入有始参考正弦信号角频率之间的量值关系决定系统暂态过程情况的结论,为正弦波瞬时值反馈逆变器的控制器设计提供理论支撑。指出在输出电压瞬时值反馈正弦波逆变器中广泛应用的P、PI调节器用于瞬时值反馈逆变器控制回路控制器的不足,明确了瞬时值反馈逆变器减少或消除跟踪误差对控制器的基本要求。以逆变器的输出模型为基础,分别分析了逆变器模块并联时,各模块间输出电压的幅度差与相位差对逆变并联的影响与危害,推导了n个逆变器模块并联时,逆变器均流误差与环流电流值的关系,得出了二者相等的结论,为逆变器模块并联时环流的抑制提供理论基础。研究新型控制器——重复控制器在瞬时值反馈正弦波逆变器反馈控制中的应用问题。针对重复控制系统因包含延时环节e-TS所导致的稳定性分析困难的问题,给出了通过结构图变化获得系统稳定性结论的一种新的简单方法,并用于指导重复控制正弦波逆变器控制器的设计。针对重复控制器用模拟方法实现困难,普遍使用DSP数字控制,使其应用领域受到限制的问题,给出了一种用高精度模拟延时电路实现模拟重复控制器的方法,并用于瞬时值反馈正弦波逆变器的控制,进行系统暂态、稳态分析,依据稳定性设计条件,方便地通过波特图获得了控制回路稳定补偿环节的设计结果和低通滤波器的参数选择方法,通过仿真和实验研究,验证其控制效果。研究另一种新型交流控制器——“比例+谐振控制器”在正弦波CVCF逆变器中的应用问题,详细给出基于根轨迹法的比例谐振控制器设计方法,进行了系统暂态和稳态分析、输出正弦波电压对输入参考正弦信号的跟踪能力分析,指出了该类正弦波逆变器的瞬时反馈控制在输出电压波形相位跟踪输入参考正弦信号相位的优势性。针对该类逆变器对谐波抑制能力有限的问题,提出通过谐波反馈,提高输出正弦波波形质量的方法。设计高增益二阶高通滤波器用于反馈通道滤出输出电压的基波成分,同时对3次以上那个谐波进行高增益放大,进行谐波反馈回路的参数稳定性设计,搭建逆变器闭环控制系统,进行仿真、实验研究,取得了较理想控制效果,指出所设计的逆变器具有：输出波形质量高、输出电压稳定度高、输出阻抗小,正弦波相位跟踪能力强等特点,是性能优良的一种逆变器。以比例谐振控制正弦波瞬时值反馈逆变器为基础,进行逆变器分布式控制并联技术研究,针对该类逆变器输出阻抗低,对逆变器并联环流不利的问题,提出了提高环流阻抗的方法；进行了逆变器并联系统稳定性分析,得出了相应的结论。以两个逆变器模块并联为例,通过仿真和实验研究,验证其控制效果。本文通过对新型控制器在瞬时值反馈正弦波逆变器中的应用,以及在此基础上实现的逆变器分布式控制并联技术的深入研究,得到了一种高性能逆变器并联实现方法,可广泛应用于逆变器并机运行的需要。
刘春瑞[8]2008年在《逆变电源数字化控制技术研究》文中进行了进一步梳理随着现代科技的发展,各行各业对逆变电源的性能提出了更高的要求。好的逆变电源电压输出波形主要包括叁个方面:稳态精度高、动态性能好及负载适应性强。数字控制可以实现各种先进、智能的控制算法来提高逆变电源性能,因此数字化控制是当今逆变电源发展的主要方向。本文致力于逆变电源数字化控制技术的研究。首先讨论了各种数字控制策略的优缺点,指出各种控制策略相互取长补短组成复合控制器是一种发展趋势。接着本文对逆变电源系统进行了分析,建立了单相逆变电源的数学模型及MATLAB仿真模型;从逆变电源的输出特性分析出发,在深入研究重复控制器和模糊控制器的基本原理及设计方法的基础上,提出将重复控制与模糊自整定PI控制相结合组成复合控制策略,利用重复控制来提高系统的稳态精度,模糊自整定PI控制以提高系统的动态响应。MATLAB仿真结果表明该复合控制方案在线性负载和周期性非线性负载下均能获得良好的稳态和动态性能。本文最后进行了以TMS320F2812 DSP为控制核心的逆变电源控制系统的软硬件设计,给出了软件流程图并对硬件电路中的驱动电路、采样调理电路及保护电路进行了调试。
杨春华[9]2009年在《正弦波逆变电源的研究与设计》文中研究指明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、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。正弦波逆变电源的研制将带来可观的经济效益和社会效益。本系统以通用逆变电源为设计目标,采用高速SOC单片机C8051F021作为控制核心,使用MCS51系列单片机的汇编语言和C51语言进行编程,实现对逆变电路的控制,得到了一个频率在一定范围内可变,电压可调节的通用逆变电源,可以为一般性的负载提供电源。考虑到逆变电源的通用性与稳定性,文中首先对逆变电源的输出波形做了深入的分析,以SPWM波形的谐波参数为切入口,从控制方式的灵活性与简单性深入分析了采用模拟电路,数字电路,数字模拟相结合的方法得到的SPWM波形输出的优缺点,并综合考虑,选择了数字模拟结合的方法产生SPWM作为本课题的控制方法。随后课题从逆变电源的硬件设计开始,对各个功能模块做出了详细的分析与描述,并对逆变电源的控制电路做了优化设计。在软件系统的设计中考虑到该单片机的强大运算能力与丰富的片内资源,于是将嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ移植到本系统的软件平台上作为整个软件系统的运行平台,然后针对系统的要求,将各个功能模块以任务的形式进行逐一的分析与论证,优化了软件设计,使整个系统的软件具有更强的实时性与可维护性。最后再以单相逆变电源为基础,进一步讨论了基于由叁个单相逆变电源组成的叁相逆变电源,从硬件构成与软件结构结合控制策略做出了明确的分析,并结合DSP对整个系统的硬件与软件结构都做出了优化。
刘成[10]2012年在《基于PIC单片机车载SPWM逆变电源设计》文中认为随着人们对车载电器依赖性的逐步提高,设计一款效率高、稳定性好、安全性好的车载供电源显得极为重要。车载逆变电源主要实现车载蓄电池12V直流电到220V/50HZ工频交流电的转换,以便满足车载电器设备的用电需求。目前市场上大部分车载逆变电源为修正方波电源,能够满足阻性负载的需求,但是却不适用于感性负载。极大限制了其使用范围。纯正弦逆变电源能实现阻性负载以及感性负载的供电需求,拓宽了车载电器的使用范围。因此,设计一款纯正弦逆变电源的设计显得极为迫切。首先,本文在了解车载电源的国内、外现状的基础上。提出了300W功率的12VDC-220VAC/50HZ的SPWM车载逆变电源的设计目标。其次,通过对车载正弦波逆变电源的实际应用环境和技术设计指标进行分析,设计出车载电源变换器的主电路拓扑结构,即由前级推挽升压电路和后级全桥逆变两级电路结构组成,前后级之间采用电磁隔离方式。采用这种电路结构的优势是在很大程度上提高了系统的稳定性和安全性。再次,本文对各子系统进行了器件的选型,并具体设计了硬件电路,硬件电路主要包括DC-DC高频链主回路、DC-AC工频逆变主回路、前级PWM控制电路、后级SPWM控制电路、电压反馈回路和欠压/过压保护、温度保护、短路/过载保护和等五种保护电路。文中还对系统的各软件部分进行了流程化设计,并对系统初始化程序和中断服务子程序进行了具体的程序编写。从而完成了系统的数字化控制,以便实现系统的调试,同时也提高了系统的适应性。最后,通过对提出的实现方案进行仿真及实验电路搭建,并对其中几项系统功能进行调试和测试,证明了该系统具有可行性和可实施性。本文设计的一款车载逆变电源满足了当前市场车载逆变器的设计需求,对数字化车载逆变电源的实现提供了一定的参考价值。
参考文献：
[1]. 基于数字控制的正弦波逆变电源的研究[D]. 陈威. 南京理工大学. 2009
[2]. 基于重复控制算法的正弦波逆变电源设计[D]. 汪东林. 合肥工业大学. 2003
[3]. 基于PID控制和重复控制的正弦波逆变电源研究[J]. 高军, 黎辉, 杨旭, 王兆安. 电工电能新技术. 2002
[4]. 基于模糊控制算法的正弦波逆变电源系统设计及开发[D]. 俞建军. 浙江理工大学. 2015
[5]. 单相正弦逆变电源数字控制算法设计与实现[D]. 郜克存. 湖南大学. 2005
[6]. 30Kw UPS的逆变系统的研究[D]. 高志风. 安徽理工大学. 2013
[7]. 电压型逆变器分布式控制并联关键技术研究[D]. 亓迎川. 武汉理工大学. 2010
[8]. 逆变电源数字化控制技术研究[D]. 刘春瑞. 西安理工大学. 2008
[9]. 正弦波逆变电源的研究与设计[D]. 杨春华. 东华大学. 2009
[10]. 基于PIC单片机车载SPWM逆变电源设计[D]. 刘成. 武汉理工大学. 2012
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