一款多功能逆变电源的设计与实现

跟着现代科技的开展,逆变电源广泛应用到各行各业,进而对其功能提出了更高的要求。传统的逆变电源多为模仿操控或数字相结合的操控系统。好的逆变电源电压输出波形主要包括稳态精度高,动态功能好等方面。目前逆变器布局和操控,能得到杰出的正弦输出电压波形,但对骤变较快的波形,作用不是很理想。

 

  函数信号发生器,是实验教学中常用的设备。能发生不一样频率和电压等级的波形:方波信号,三角波,正弦信号波形。近年兴起的一种新的DDS技能,即直接数字频率构成技能。可是他们都为小信号波,没有功率输出,不能带必定的负载。

 

  这篇文章提出的多功能逆变电源,主电路选用二重单相全桥逆变器布局,输出的电压波形对给出的参阅波形盯梢,有功率输出,能带必定的负载。操控选用参加微分环节的滞环操控,彻底完成数字化操控。

 

  主电路规划

 

  多功能逆变电源原理如图1,有两有些构成:主电路和操控有些。其间主电路的参阅信号,可以与计算机通讯或许其他电路得到。

 

图1 多功能逆变电源原理

 

  在主电路的规划上借鉴了多重逆变器布局,选用了二重单相全桥逆变器衔接。原理图如图2。两个逆变器直流侧电压不一样,主逆变器的直流侧电压为Udc,从逆变器的直流侧电压为3Udc。输电电压波形共有9个电平构成:±4Udc,±3Udc,±2Udc,±Udc,0。因为输出电平的数量多于单个逆变器,输出波形较好。主逆变器作业为较高频率,从逆变器作业频率较低,极大的下降开关损耗。在参阅波形改动缓慢期间,只需要主逆变桥作业,就能极好的盯梢参阅信号;当参阅信号改动适当疾速的时间,需要辅佐逆变桥和主逆变桥同时作业,疾速精确盯梢参阅信号。

 

图2 二重级联单相全桥逆变器拓扑

 

 

  在操控有些选用滞环彻底数字化操控。滞环操控呼应速度快、准确度较高、盯梢精度高,输出电压不含特定频率的谐波重量等特色,可以运用DSP完成数字化操控。关于主电路的主逆变器和从逆变器选用滞环操控。

 

图3 滞环操控原理

 

  如图3所示,主开关的滞环宽度为h,从开关管的滞环宽度为hs,且hs>h。主逆变器一向作业,开关管V1和V4;V2和V3替换导通关断。从逆变器有三种作业状况。在t1~t2时间,差错电压并没有超过从逆变器的滞环宽度,只需要主逆变器作业,四个开关管都关断;在t3时间,差错电压△u>hs,开关管 VS2和VS3导通,开关管VS1和VS4关断;t4时间差错电压-△u<-hs开关管VS1和VS4导通,开关管VS2和VS3关断。

 

  考虑到跟从骤变信号时跟从艰难的状况,在滞环操控器前引入了微分环节,如图4所示,以改善跟从作用。

 

图4 带微分环节的滞环操控

 

  引入微分环节后,依据图1和图2所示,对主逆变器滞环操控策略为:

 

  式中:T为微分时间常数。

 

  上述不等号取等号状况,则实际环宽h′为:

 

  当稳态或许电压改动率不大时微分环节很小,可疏忽,h′较大;当电压骤变时微分环节将很大,不能疏忽,h′较小,u敏捷盯梢Uref。参加微分环节实际上即是改动滞环宽度。从逆变器滞环操控也选用一样原理。

 

      仿真

 

  运用Matlab,依据所提出主电路和操控规划树立模型。对图1的二重级联单相全桥逆变器进行仿真,负载为阻感型。

 

  参阅信号为正弦波,周期T为0.02s,最大值为50V。输出电压波形如图5所示。

 

图5 参阅信号为正弦波输出电压

 

  参阅信号为三角波,电压最大值为70V,输出电压如图6所示。

 

图6 参阅信号为三角波输出电压

 

  从图5和图6看出,当参阅信号为改动不是很快的正弦波和三角波信号时,逆变电源的输出电压能精确盯梢。

 

  参阅信号为阶梯波,输出电压波形如图7所示。

 

图7 参阅信号为方波输出电压

 

  参阅电压信号为方波时,电压值为70V。输出电压波形如图8所示。

 

图8 参阅信号为方波输出电压

 

  当参阅信号为阶梯波或方波,方波和阶梯波有骤变时间,逆变电源的输出电压也能极好盯梢参阅信号。从图7和图8看出,输出电压是质量极好的阶梯波和方波,可作为电压源运用。

 

  定论

 

  多功能逆变电源,主电路选用二重级联单相全桥逆变器布局,输出的电压波形对给出参阅波形盯梢,有功率输出,能带必定的负载,可直接作为电压源运用。操控选用参加微分环节的滞环操控,彻底完成数字化操控。最后经过Matlab仿真,证明规划的多功能逆变电源是可行的。

 

 


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