一款多功能逆變電源的設(shè)計與實現(xiàn)
跟著現(xiàn)代科技的開展，逆變電源廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，進而對其功能提出了更高的要求。傳統(tǒng)的逆變電源多為模仿操控或數(shù)字相結(jié)合的操控系統(tǒng)。好的逆變電源電壓輸出波形主要包括穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)功能好等方面。目前逆變器布局和操控，能得到杰出的正弦輸出電壓波形，但對驟變較快的波形，作用不是很理想。
函數(shù)信號發(fā)生器，是實驗教學(xué)中常用的設(shè)備。能發(fā)生不一樣頻率和電壓等級的波形：方波信號，三角波，正弦信號波形。近年興起的一種新的DDS技能，即直接數(shù)字頻率構(gòu)成技能�？墒撬麄兌紴樾⌒盘柌�，沒有功率輸出，不能帶必定的負載。
這篇文章提出的多功能逆變電源，主電路選用二重單相全橋逆變器布局，輸出的電壓波形對給出的參閱波形盯梢，有功率輸出，能帶必定的負載。操控選用參加微分環(huán)節(jié)的滯環(huán)操控，徹底完成數(shù)字化操控。
主電路規(guī)劃
多功能逆變電源原理如圖1，有兩有些構(gòu)成：主電路和操控有些。其間主電路的參閱信號，可以與計算機通訊或許其他電路得到。
圖1 多功能逆變電源原理
在主電路的規(guī)劃上借鑒了多重逆變器布局，選用了二重單相全橋逆變器銜接。原理圖如圖2。兩個逆變器直流側(cè)電壓不一樣，主逆變器的直流側(cè)電壓為Udc，從逆變器的直流側(cè)電壓為3Udc。輸電電壓波形共有9個電平構(gòu)成：±4Udc，±3Udc，±2Udc，±Udc，0。因為輸出電平的數(shù)量多于單個逆變器，輸出波形較好。主逆變器作業(yè)為較高頻率，從逆變器作業(yè)頻率較低，極大的下降開關(guān)損耗。在參閱波形改動緩慢期間，只需要主逆變橋作業(yè)，就能極好的盯梢參閱信號；當(dāng)參閱信號改動適當(dāng)疾速的時間，需要輔佐逆變橋和主逆變橋同時作業(yè)，疾速精確盯梢參閱信號。
圖2 二重級聯(lián)單相全橋逆變器拓撲
在操控有些選用滯環(huán)徹底數(shù)字化操控。滯環(huán)操控呼應(yīng)速度快、準確度較高、盯梢精度高，輸出電壓不含特定頻率的諧波重量等特色，可以運用DSP完成數(shù)字化操控。關(guān)于主電路的主逆變器和從逆變器選用滯環(huán)操控。
圖3 滯環(huán)操控原理
如圖3所示，主開關(guān)的滯環(huán)寬度為h，從開關(guān)管的滯環(huán)寬度為hs，且hs>h。主逆變器一向作業(yè)，開關(guān)管V1和V4；V2和V3替換導(dǎo)通關(guān)斷。從逆變器有三種作業(yè)狀況。在t1~t2時間，差錯電壓并沒有超過從逆變器的滯環(huán)寬度，只需要主逆變器作業(yè)，四個開關(guān)管都關(guān)斷；在t3時間，差錯電壓△u>hs，開關(guān)管 VS2和VS3導(dǎo)通，開關(guān)管VS1和VS4關(guān)斷；t4時間差錯電壓-△u<-hs開關(guān)管VS1和VS4導(dǎo)通，開關(guān)管VS2和VS3關(guān)斷。
考慮到跟從驟變信號時跟從艱難的狀況，在滯環(huán)操控器前引入了微分環(huán)節(jié)，如圖4所示，以改善跟從作用。
圖4 帶微分環(huán)節(jié)的滯環(huán)操控
引入微分環(huán)節(jié)后，依據(jù)圖1和圖2所示，對主逆變器滯環(huán)操控策略為：
式中：T為微分時間常數(shù)。
上述不等號取等號狀況，則實際環(huán)寬h′為：
當(dāng)穩(wěn)態(tài)或許電壓改動率不大時微分環(huán)節(jié)很小，可疏忽，h′較大；當(dāng)電壓驟變時微分環(huán)節(jié)將很大，不能疏忽，h′較小，u敏捷盯梢Uref。參加微分環(huán)節(jié)實際上即是改動滯環(huán)寬度。從逆變器滯環(huán)操控也選用一樣原理。
仿真
運用Matlab，依據(jù)所提出主電路和操控規(guī)劃樹立模型。對圖1的二重級聯(lián)單相全橋逆變器進行仿真，負載為阻感型。
參閱信號為正弦波，周期T為0.02s，最大值為50V。輸出電壓波形如圖5所示。
圖5 參閱信號為正弦波輸出電壓
參閱信號為三角波，電壓最大值為70V，輸出電壓如圖6所示。
圖6 參閱信號為三角波輸出電壓
從圖5和圖6看出，當(dāng)參閱信號為改動不是很快的正弦波和三角波信號時，逆變電源的輸出電壓能精確盯梢。
參閱信號為階梯波，輸出電壓波形如圖7所示。
圖7 參閱信號為方波輸出電壓
參閱電壓信號為方波時，電壓值為70V。輸出電壓波形如圖8所示。
圖8 參閱信號為方波輸出電壓
當(dāng)參閱信號為階梯波或方波，方波和階梯波有驟變時間，逆變電源的輸出電壓也能極好盯梢參閱信號。從圖7和圖8看出，輸出電壓是質(zhì)量極好的階梯波和方波，可作為電壓源運用。
定論
多功能逆變電源，主電路選用二重級聯(lián)單相全橋逆變器布局，輸出的電壓波形對給出參閱波形盯梢，有功率輸出，能帶必定的負載，可直接作為電壓源運用。操控選用參加微分環(huán)節(jié)的滯環(huán)操控，徹底完成數(shù)字化操控。最后經(jīng)過Matlab仿真，證明規(guī)劃的多功能逆變電源是可行的。
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