高效率DC（24V）/AC（220V）逆变器的设计与试验研究

论文摘要

随着现代电力电子技术的迅猛发展,逆变器广泛应用于各个领域。由于能源短缺,可再生能源的开发与利用越来越受到全世界的关注,我国新农村建设更需要加快农村能源建设步伐,在适宜地区积极推广太阳能、风能、生物能发电等可再生能源技术。逆变技术是可再生能源利用的关键技术,因此对逆变器的效率以及输出波形质量提出了越来越高的要求。高效率、结构简单并且具有优良性能和负载适应性的逆变器,一直是研究者追求的目标。本论文根据逆变原理,在充分考虑目前不同DC/AC逆变器拓扑结构特点的基础上,对DC(24V)/AC(220V)逆变器进行设计和试验研究,以期实现逆变器的高效率、高品质输出。在硬件电路设计方面,采用了增加滤波网络、光电隔离等措施减小电磁干扰;系统采用能输出较大功率的全桥式逆变结构作为主电路拓扑结构,使用IGBT作为功率驱动元件,驱动电路采用专用驱动芯片TLP250,选用DSP为控制系统的主控制芯片,并。软件设计方面,采用带死区的正弦脉宽调制信号(SPWM)产生正弦波、同时使用A/D采样实现输出电压的闭环控制。通过对逆变器控制方法的试验研究,探讨了影响逆变器效率的因素,对比分析了采用不同结构时逆变器的性能,确定了一种高性能逆变器控制方案。试验表明,通过减小开关元器件的导通损耗、开关损耗、驱动损耗,以及通过系统整体的协调控制,能够有效的提高逆变效率;电压型开关电源升压逆变系统具有相对更优良的特性,能实现较高的逆变效率;以DSP为主控制芯片的逆变系统,具有优良的稳态特性和对负载的适应性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 电力电子技术概述
• 1.1.1 电力电子技术的发展
• 1.1.2 电力电子技术展望
• 1.2 逆变技术
• 1.2.1 逆变技术应用
• 1.2.2 高频DC/AC逆变技术现状
• 1.2.3 现代逆变技术的发展方向
• 1.3 高效率功率变换技术国内外研究概况
• 第2章 绪论
• 2.1 研究的目的和意义
• 2.2 研究的范围和内容
• 2.3 主要研究方法
• 第3章 逆变器总体设计
• 3.1 DC/AC逆变器的总体试验设计思想
• 3.2 DC/AC逆变器的工作原理
• 3.3 DC/DC开关电源的升压原理
• 3.3.1 电压型开关电源升压原理
• 3.3.2 电流型开关电源升压原理
• 3.4 逆变器中存在的损耗
• 3.5 软开关技术原理与实现
• 3.5.1 软开关原理
• 3.5.2 软开关的实现方式
• 第4章 逆变器控制电路系统硬件设计
• 4.1 芯片选用与设计
• 4.1.1 控制芯片DSP选型与TMS320C2812芯片简介
• 4.1.2 电源供电与复位电路
• 4.2 逆变电源功率器件的选择与驱动设计
• 4.2.1 绝缘栅双极管（IGBT）简介
• 4.2.2 逆变电源功率器件IGBT驱动电路设计
• 4.3 升压开关电源设计
• 4.3.1 开关电源的种类
• 4.3.2 高频升压开关电源（DC/DC）环节设计
• 4.3.3 开关电源的技术参数
• 4.4 逆变系统中变压器的设计及计算
• 4.4.1 变压器的设计
• 4.4.2 高频升压变压器设计计算
• 4.4.3 工频升压变压器设计计算
• 第5章 逆变系统软件设计
• 5.1 逆变器的技术指标
• 5.2 PWM的工作原理
• 5.3 SPWM波形的形成方法与实现
• 5.4 PWM模块程序设计
• 5.5 检测模块程序设计
• 5.6 系统软件运行可靠性设计
• 第6章 系统电磁干扰的分析及消除干扰的措施
• 6.1 电磁干扰分析
• 6.2 电磁干扰的抑制
• 第7章 试验调试与结果分析
• 7.1 试验设备
• 7.2 影响系统效率因素的分析及系统改进措施
• 7.2.1 电压型开关电源升压逆变器
• 7.2.2 电流型开关电源升压逆变器
• 7.2.3 工频升压逆变器
• 7.3 试验结果分析
• 7.3.1 试验波形
• 7.3.2 试验数据及结论
• 第8章 结论及建议
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文及参加课题一览表