一款多功能逆變電源的設(shè)計(jì)與實(shí)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(jìn)而對(duì)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(dòng)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(duì)驟變較快的波形，作用不是很理想。
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常用的設(shè)備。能發(fā)生不一樣頻率和電壓等級(jí)的波形：方波信號(hào)，三角波，正弦信號(hào)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。可是他們都為小信號(hào)波，沒(méi)有功率輸出，不能帶必定的負(fù)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(duì)給出的參閱波形盯梢，有功率輸出，能帶必定的負(fù)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(hào)，可以與計(jì)算機(jī)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(gè)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(gè)電平構(gòu)成：±4Udc，±3Udc，±2Udc，±Udc，0。因?yàn)檩敵鲭娖降臄?shù)量多于單個(gè)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(dòng)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(hào)；當(dāng)參閱信號(hào)改動(dòng)適當(dāng)疾速的時(shí)間，需要輔佐逆變橋和主逆變橋同時(shí)作業(yè)，疾速精確盯梢參閱信號(hào)。
圖2 二重級(jí)聯(lián)單相全橋逆變器拓?fù)?/P>
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(zhǔn)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(yùn)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(shí)間，差錯(cuò)電壓并沒(méi)有超過(guò)從逆變器的滯環(huán)寬度，只需要主逆變器作業(yè)，四個(gè)開關(guān)管都關(guān)斷；在t3時(shí)間，差錯(cuò)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(shí)間差錯(cuò)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(hào)時(shí)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(duì)主逆變器滯環(huán)操控策略為：
式中：T為微分時(shí)間常數(shù)。
上述不等號(hào)取等號(hào)狀況，則實(shí)際環(huán)寬h′為：
當(dāng)穩(wěn)態(tài)或許電壓改動(dòng)率不大時(shí)微分環(huán)節(jié)很小，可疏忽，h′較大；當(dāng)電壓驟變時(shí)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(shí)際上即是改動(dòng)滯環(huán)寬度。從逆變器滯環(huán)操控也選用一樣原理。
仿真
運(yùn)用Matlab，依據(jù)所提出主電路和操控規(guī)劃樹立模型。對(duì)圖1的二重級(jí)聯(lián)單相全橋逆變器進(jìn)行仿真，負(fù)載為阻感型。
參閱信號(hào)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(hào)為正弦波輸出電壓
參閱信號(hào)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(hào)為三角波輸出電壓
從圖5和圖6看出，當(dāng)參閱信號(hào)為改動(dòng)不是很快的正弦波和三角波信號(hào)時(shí)，逆變電源的輸出電壓能精確盯梢。
參閱信號(hào)為階梯波，輸出電壓波形如圖7所示。
圖7 參閱信號(hào)為方波輸出電壓
參閱電壓信號(hào)為方波時(shí)，電壓值為70V。輸出電壓波形如圖8所示。
圖8 參閱信號(hào)為方波輸出電壓
當(dāng)參閱信號(hào)為階梯波或方波，方波和階梯波有驟變時(shí)間，逆變電源的輸出電壓也能極好盯梢參閱信號(hào)。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(yùn)用。
定論
多功能逆變電源，主電路選用二重級(jí)聯(lián)單相全橋逆變器布局，輸出的電壓波形對(duì)給出參閱波形盯梢，有功率輸出，能帶必定的負(fù)載，可直接作為電壓源運(yùn)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(guò)Matlab仿真，證明規(guī)劃的多功能逆變電源是可行的。
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