基于模糊控制算法的正弦波逆变电源系统设计及开发

发布时间：2017-03-28 10:02

  本文关键词：基于模糊控制算法的正弦波逆变电源系统设计及开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济和科学技术的高速发展,全球能源消耗量持续增加,能源危机与环境污染问题日益严重。在各类可持续新能源中,太阳能以其无污染、获取方便、能源巨大等优点成为最受欢迎的能源之一。逆变器作为太阳能利用中的核心组成部分,是一种将直流电转换为交流电输出的装置。在实际应用中离网逆变电源功能丰富、控制灵活、携带方便且成本低,具有广阔的研究与应用空间。本文首先介绍了国内外逆变电源系统的发展现状与发展趋势,在充分了解了正弦波离网逆变电源工作原理的基础上提出了系统设计的要求。其次,对逆变电源系统的主电路结构进行了设计,DC-DC变换采用半桥推挽结构,DC-AC逆变采用全桥电路结构。同时对电路进行了具体的设计和器件选型,主要包括推挽变换电路设计、脉冲宽度调制电路设计、高频变压器设计、输入整流滤波电路设计、反馈电路设计、全桥逆变电路设计、驱动电路设计、LC滤波电路设计、采样电路设计及保护电路设计。再次,对SPWM控制技术、常用的SPWM采样方法作了详细的分析与讨论,采用单极性双边控制、对称规则采样法作为本文的SPWM实现方式。同时,本文对模糊控制算法做了详细的研究及仿真,主要包括模糊化处理、隶属函数、模糊推理与模糊规则集、输出变量清晰化与模糊判决等模块。此外,还对经典PID控制算法和模糊控制算法的控制效果进行了仿真比较。最后,采用STM32F103ZET6实现了高频互补SPWM输出,并将模糊控制算法应用到小功率逆变电源系统中。相比经典PID控制算法,取得了更优良的控制效果,达到了逆变电源系统的预期设计要求。
【关键词】：逆变电源 SPWM 模糊控制 STM32
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 论文研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外发展现状和趋势10-11
• 1.3 本文研究内容11-12
• 第二章 系统总体设计12-19
• 2.1 逆变系统的设计要求12
• 2.2 逆变主电路选型12-13
• 2.3 系统总体设计方案13-18
• 2.3.1 逆变系统总体结构13-14
• 2.3.2 DC-DC变换电路选型14-15
• 2.3.3 DC-AC逆变电路选型15-16
• 2.3.4 输入整流滤波电路选型16-18
• 2.4 小结18-19
• 第三章 逆变器SPWM控制技术及采样法19-28
• 3.1 SPWM双极性逆变控制原理19-20
• 3.2 SPWM单极性控制原理20-21
• 3.3 单极性单边控制与双边控制21-24
• 3.3.1SPWM单边控制原理21-22
• 3.3.2SPWM双边控制原理22-24
• 3.4 SPWM控制方法比较24-25
• 3.5 常用SPWM采样法25-27
• 3.5.1 自然采样法25
• 3.5.2 对称规则采样法25-26
• 3.5.3 不对称规则采样法26-27
• 3.6 小结27-28
• 第四章 逆变系统硬件电路设计28-52
• 4.1 逆变器DC-DC电路设计28-42
• 4.1.1 推挽式变换电路器件选型28-29
• 4.1.2 脉冲宽度调制(PWM)电路设计29-32
• 4.1.3 高频变压器设计32-38
• 4.1.4 输入整流滤波电路设计38-40
• 4.1.5 直流高压反馈电路40
• 4.1.6 输入保护电路40-42
• 4.2 逆变器DC-AC电路设计42-51
• 4.2.1 全桥DC-AC电路开关管选型42-43
• 4.2.2 主控芯片介绍43-45
• 4.2.3 高压集成(HVIC)驱动电路设计45-48
• 4.2.4LC滤波电路设计48-50
• 4.2.5 采样与输出保护电路设计50-51
• 4.3 小结51-52
• 第五章 逆变系统的模糊控制52-63
• 5.1 模糊控制理论与模糊控制器概述52-55
• 5.1.1 模糊控制系统简介52
• 5.1.2 常用模糊控制系统基本结构与工作原理52-53
• 5.1.3 常用模糊控制器的基本结构53-54
• 5.1.4 模糊控制器的分类54-55
• 5.2 单变量模糊控制器设计原理55-62
• 5.2.1 输入变量模糊化55-57
• 5.2.2 隶属函数、偏差E与偏差变化EC赋值表的确定57-59
• 5.2.3 模糊推理与模糊规则集59-61
• 5.2.4 输出变量清晰化61-62
• 5.2.5 模糊判决62
• 5.3 小结62-63
• 第六章 系统软件设计63-77
• 6.1 系统软件总体设计方案63-65
• 6.1.1 高频SPWM实现63
• 6.1.2 软件总体结构63-64
• 6.1.3 中断服务程序64-65
• 6.2 经典PID算法简介及其实现65-68
• 6.2.1PID控制原理65-66
• 6.2.2PID算法简介66-67
• 6.2.3 逆变系统PID算法实现67-68
• 6.3 模糊控制算法实现68-71
• 6.3.1 量化因子、比例因子及模糊判决结果表的确定68-70
• 6.3.2 模糊控制算法实现70-71
• 6.4 经典PID控制与模糊控制仿真[52]71-74
• 6.5 实验结果及比较74-76
• 6.6 小结76-77
• 第七章 总结及展望77-78
• 7.1 主要完成的工作77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 附录82

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