一款多功能逆变电源的设计方案.doc

一款多功能逆变电源的设计方案引言随着现代科技的发展，逆变电源广泛应用到各行各业，进而对其性能提出了更高的要求。传统的逆变电源多为模拟控制或数字相结合的控制系统。好的逆变电源电压输出波形主要包括稳态精度高，动态性能好等方面。目前逆变器结构和控制，能得到良好的正弦输出电压波形，但对突变较快的波形，效果不是很理想。函数信号发生器，是实验教学中常用的设备。能产生不同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技术，即直接数字频率合成技术。但是他们都为小信号波，没有功率输出，不能带一定的负载。本文提出的多功能逆变电源，主电路采用二重单相全桥逆变器结构，输出的电压波形对给出的参考波形跟踪，有功率输出，能带一定的负载。控制采用加入微分环节的滞环控制，完全实现数字化控制。主电路设计多功能逆变电源原理如图1，有两部分组成：主电路和控制部分。其中主电路的参考信号，可以与计算机通信或者其他电路得到。图1：多功能逆变电源原理在主电路的设计上借鉴了多重逆变器结构，采用了二重单相全桥逆变器连接。原理图如图2.两个逆变器直流侧电压不相同，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个电平组成：4Udc，3Udc，2Udc，Udc，0.由于输出电平的数量多于单个逆变器，输出波形较好。主逆变器工作为较高频率，从逆变器工作频率较低，极大的降低开关损耗。在参考波形变化缓慢阶段，只需要主逆变桥工作，就能很好的跟踪参考信号；当参考信号变化相当快速的时刻，需要辅助逆变桥和主逆变桥同时工作，快速精确跟踪参考信号。图2：二重级联单相全桥逆变器拓扑控制设计在控制部分采用滞环完全数字化控制。滞环控制响应速度快、准确度较高、跟踪精度高，输出电压不含特定频率的谐波分量等特点，能够使用DSP实现数字化控制。对于主电路的主逆变器和从逆变器采用滞环控制。图3：滞环控制原理如图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hsh.主逆变器一直工作，开关管V1和V4;V2和V3交替导通关断。从逆变器有三种工作状态。在t1t2时刻，误差电压并没有超过从逆变器的滞环宽度，只需要主逆变器工作，四个开关管都关断；在t3时刻，误差电压uhs，开关管 VS2和VS3导通，开关管VS1和VS4关断；t4时刻误差电压-u-hs开关管VS1和VS4导通，开关管VS2和VS3关断。考虑到跟随突变信号时跟随困难的情况，在滞环控制器前引入了微分环节，如图4所示，以改善跟随效果。图4：带微分环节的滞环控制