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一款多功能逆变电源的设计方案

作者:时间:2013-09-28来源:网络收藏

引言

  随着现代科技的发展,广泛应用到各行各业,进而对其性能提出了更高的要求。传统的多为模拟控制或数字相结合的控制系统。好的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

  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

  图1: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

  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

  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hs》h.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t1~t2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△u》hs,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。


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关键词: 多功能 逆变电源 设计方案
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