基于单片机的PWM控制逆变电源的设计与实现
发布时间:2021-04-22 08:17
电源逆变技术是解决将直流供电设备的电能供给交流设备的关键技术。由于便携式电器设备增多,结构简单、体积小、可靠性高的逆变器将成为电源逆变市场最有潜力的产品。随着具有自关断能力的功率开关管,如可关断晶闸管(Gate Turn-off Thyristor,GTO)、巨型晶体管(Giant Transistor,GTR)和绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)等的出现,数字控制逆变技术变得容易且迅速得到广泛应用。数字控制逆变技术的优点在于其能让功率变换装置的结构大幅简化、可靠性和噪声抵抗力也明显提高。因而,数字控制逆变技术已成为目前逆变电源发展的主要方向。本文研究设计了一种基于单片机脉宽调变(Pulse-Width Modulation,PWM)控制的数字控制逆变电源,系统包含直流高频升压电路、单相全桥推挽电路、正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)生成电路,驱动电路、系统辅助电源电路、输出端整流滤波和电路保护电路。主要研究内容包括:逆变电源数字控制,采用具有快速的数据处理能力的1...
【文章来源】:电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:83 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 逆变技术发展概况
1.2.1 逆变电源主要研究内容
1.2.2 提高逆变电路的效率
1.2.3 提高电路的EMC(电磁兼容性)性能和可靠性
1.3 国内外逆变电源发展方向
1.4 主要研究内容
第二章 逆变电源原理
2.1 逆变原理
2.1.1 逆变的概念
2.1.2 逆变电路的分类
2.2 脉宽调制技术(PWM)原理
2.2.1 PWM脉宽调制技术分类
2.2.2 正弦脉宽调制(SPWM)技术及实现方法
2.3 常见的反馈电路数字化控制策略
2.4 本章小结
第三章 逆变电源系统方案确定
3.1 系统设计的原则
3.2 低频链逆变系统和高频链逆变系统的对比选择
3.3 逆变电路拓扑结构的选择
3.4 逆变前级升压电路设计方案
3.5 SPWM调制方式选择
3.6 SPWM控制信号输出方法
3.7 数字双闭环PID控制系统
3.7.1 电流双环控制系统
3.7.2 PID反馈控制算法
3.8 本章小结
第四章 逆变电源硬件电路的设计
4.1 逆变器前级DC-DC推挽升压电路的设计
4.1.1 DC-DC升压电路元件及参数选定
4.1.3 DC-DC升压电路控制的设计
4.1.3.1 推挽电路控制芯片的选择
4.1.3.2 基于SG3525 的推挽控制电路的设计
4.1.4 变压器的设计
4.1.5 DC-DC推挽升压电路的测试
4.2 DC-AC逆变主电路的设计
4.2.1 开关管的确定
4.2.2 逆变主电路驱动电路的设计
4.2.3 吸收缓冲电路的设计
4.2.4 输出LC滤波电路的设计
4.2.5 反馈电路的设计
4.2.6 保护电路设计
4.3 系统辅助电源的选用
4.4 电磁干扰与抗干扰措施
4.5 防潮和散热设计
4.6 系统硬件结构装调和分析
4.7 本章小结
第五章 逆变电源软件系统的设计
5.1 主控芯片单片机介绍
5.2 软件的设计与编写
5.2.1 单片机产生SPWM波
5.2.2 单片机控制程序
5.2.3 保护程序
5.3 软件抗干扰设计
5.4 本章小结
第六章 系统调试与分析
6.1 设计指标的测试
6.1.1 输出频率的测试值
6.1.2 波形分析
6.1.3 输入输出电流电压及效率分析
6.2 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于SG3525A的小功率逆变器的设计与实现[J]. 张德树,吴乃海. 长春工程学院学报(自然科学版). 2018(04)
[2]LLC谐振变换器并联均流技术的研究[J]. 魏斌,李祖勇,郭潇潇,潘钢. 电气应用. 2018(08)
[3]基于UC2843的DCM模式下反激式DC-DC变换器仿真研究[J]. 王春宁,武浩,陈明会. 通信电源技术. 2018(01)
[4]正激式DC-DC同步控制双路输出变换器的研究[J]. 张婷,黄世奇,王祖良. 宇航计测技术. 2017(01)
[5]高频电路设计中电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)研究[J]. 水恒春,赵小珍,刘同旵. 科技创新导报. 2014(07)
[6]数字化弧焊逆变电源研究的现状与分析[J]. 王禹华. 热加工工艺. 2012(05)
[7]基于DSPIC30F4011单片机的CAN总线通信设计[J]. 邓师平,隋静,黄美兰. 电子元器件应用. 2010(12)
[8]一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源[J]. 周俊杰,钱晓耀,陈上挺. 机电工程. 2008(04)
[9]重复控制综述[J]. 李翠艳,张东纯,庄显义. 电机与控制学报. 2005(01)
[10]基于无差拍控制逆变器的负载性质在线识别及参数估算方法[J]. 罗光富,王建赜,纪延超. 继电器. 2004(23)
硕士论文
[1]600MW亚临界火电机组燃烧控制系统建模与优化设计[D]. 许鑫.华北电力大学 2018
[2]基于光伏技术的应急供电系统设计[D]. 陈志刚.苏州大学 2013
[3]基于虚拟电阻的重复控制算法在逆变电源中的应用与研究[D]. 刁长玉.天津大学 2012
[4]基于单片机控制的逆变电源研究[D]. 王晓锋.电子科技大学 2011
[5]单片机模糊PID控制双闭环直流调速系统研究[D]. 宋晓宇.沈阳建筑大学 2011
[6]基于数字控制的正弦波逆变电源的研究[D]. 陈威.南京理工大学 2009
[7]基于DSP的单相SPWM逆变器数字化控制技术研究[D]. 李学勇.南昌航空大学 2009
[8]基于单片机的正弦逆变电源研制[D]. 钟敬稳.大连海事大学 2008
[9]5kW三相逆变电源主电路设计[D]. 郑姿清.上海海事大学 2007
[10]基于软开关技术的交流调速系统逆变电路的研究[D]. 王宏.西华大学 2007
本文编号:3153452
【文章来源】:电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:83 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 逆变技术发展概况
1.2.1 逆变电源主要研究内容
1.2.2 提高逆变电路的效率
1.2.3 提高电路的EMC(电磁兼容性)性能和可靠性
1.3 国内外逆变电源发展方向
1.4 主要研究内容
第二章 逆变电源原理
2.1 逆变原理
2.1.1 逆变的概念
2.1.2 逆变电路的分类
2.2 脉宽调制技术(PWM)原理
2.2.1 PWM脉宽调制技术分类
2.2.2 正弦脉宽调制(SPWM)技术及实现方法
2.3 常见的反馈电路数字化控制策略
2.4 本章小结
第三章 逆变电源系统方案确定
3.1 系统设计的原则
3.2 低频链逆变系统和高频链逆变系统的对比选择
3.3 逆变电路拓扑结构的选择
3.4 逆变前级升压电路设计方案
3.5 SPWM调制方式选择
3.6 SPWM控制信号输出方法
3.7 数字双闭环PID控制系统
3.7.1 电流双环控制系统
3.7.2 PID反馈控制算法
3.8 本章小结
第四章 逆变电源硬件电路的设计
4.1 逆变器前级DC-DC推挽升压电路的设计
4.1.1 DC-DC升压电路元件及参数选定
4.1.3 DC-DC升压电路控制的设计
4.1.3.1 推挽电路控制芯片的选择
4.1.3.2 基于SG3525 的推挽控制电路的设计
4.1.4 变压器的设计
4.1.5 DC-DC推挽升压电路的测试
4.2 DC-AC逆变主电路的设计
4.2.1 开关管的确定
4.2.2 逆变主电路驱动电路的设计
4.2.3 吸收缓冲电路的设计
4.2.4 输出LC滤波电路的设计
4.2.5 反馈电路的设计
4.2.6 保护电路设计
4.3 系统辅助电源的选用
4.4 电磁干扰与抗干扰措施
4.5 防潮和散热设计
4.6 系统硬件结构装调和分析
4.7 本章小结
第五章 逆变电源软件系统的设计
5.1 主控芯片单片机介绍
5.2 软件的设计与编写
5.2.1 单片机产生SPWM波
5.2.2 单片机控制程序
5.2.3 保护程序
5.3 软件抗干扰设计
5.4 本章小结
第六章 系统调试与分析
6.1 设计指标的测试
6.1.1 输出频率的测试值
6.1.2 波形分析
6.1.3 输入输出电流电压及效率分析
6.2 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于SG3525A的小功率逆变器的设计与实现[J]. 张德树,吴乃海. 长春工程学院学报(自然科学版). 2018(04)
[2]LLC谐振变换器并联均流技术的研究[J]. 魏斌,李祖勇,郭潇潇,潘钢. 电气应用. 2018(08)
[3]基于UC2843的DCM模式下反激式DC-DC变换器仿真研究[J]. 王春宁,武浩,陈明会. 通信电源技术. 2018(01)
[4]正激式DC-DC同步控制双路输出变换器的研究[J]. 张婷,黄世奇,王祖良. 宇航计测技术. 2017(01)
[5]高频电路设计中电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)研究[J]. 水恒春,赵小珍,刘同旵. 科技创新导报. 2014(07)
[6]数字化弧焊逆变电源研究的现状与分析[J]. 王禹华. 热加工工艺. 2012(05)
[7]基于DSPIC30F4011单片机的CAN总线通信设计[J]. 邓师平,隋静,黄美兰. 电子元器件应用. 2010(12)
[8]一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源[J]. 周俊杰,钱晓耀,陈上挺. 机电工程. 2008(04)
[9]重复控制综述[J]. 李翠艳,张东纯,庄显义. 电机与控制学报. 2005(01)
[10]基于无差拍控制逆变器的负载性质在线识别及参数估算方法[J]. 罗光富,王建赜,纪延超. 继电器. 2004(23)
硕士论文
[1]600MW亚临界火电机组燃烧控制系统建模与优化设计[D]. 许鑫.华北电力大学 2018
[2]基于光伏技术的应急供电系统设计[D]. 陈志刚.苏州大学 2013
[3]基于虚拟电阻的重复控制算法在逆变电源中的应用与研究[D]. 刁长玉.天津大学 2012
[4]基于单片机控制的逆变电源研究[D]. 王晓锋.电子科技大学 2011
[5]单片机模糊PID控制双闭环直流调速系统研究[D]. 宋晓宇.沈阳建筑大学 2011
[6]基于数字控制的正弦波逆变电源的研究[D]. 陈威.南京理工大学 2009
[7]基于DSP的单相SPWM逆变器数字化控制技术研究[D]. 李学勇.南昌航空大学 2009
[8]基于单片机的正弦逆变电源研制[D]. 钟敬稳.大连海事大学 2008
[9]5kW三相逆变电源主电路设计[D]. 郑姿清.上海海事大学 2007
[10]基于软开关技术的交流调速系统逆变电路的研究[D]. 王宏.西华大学 2007
本文编号:3153452
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3153452.html