逆变电源范文

导语：如何才能写好一篇逆变电源，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：电力专用逆变电源；不间断；UPS

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）35-8172-02

逆变电源作为电力系统中提供电源的设备，为发电厂和变电所中的监控主机、备机、前置机、五防设备、通讯载波设备、视频监控设备和远动通讯设备提供不间断电源，在发电厂、变电所中具有重要地位。当系统检修或因故障临时或突然停电时，具有与UPS同样的功能，能够不间断为调度主站、集控站等提供厂站设备的实时监测信息，保证了数据的实时性、可靠性，为电力调度指挥提供了充分保证。在电力系统中是不可或缺的设备。

1 概述

本文所述的电力专用逆变电源采用16位微处理器和高可靠性的智能功率模块。设备结合现代数字化设计理念，采用了人性化的设计，面板用液晶来循环显示装置的输出电压和电流，且设备在旁路运行、逆变运行、逆变故障和直流异常时皆有指示灯来指示运行状态。电压变换部分用变压器隔离，具有响应速度快，抗冲击能力强，逆变、市电自动转换等特点，而且因为电源设计采用变压器隔离措施，使直流输入、交流输出相互隔离，使设备的电能质量和可靠性得到有效提高。此外模块采用智能设计，具有直流欠压、过流、过温保护及故障指示功能；电路的特殊设计，使得它的能量源直流电压输入无极性要求，避免因极性接错而损坏设备的事情发生，为用户提供了使用上的便利性。

2 技术参数

电力专用逆变电源可在环境温度0℃至+45℃、相对湿度≤90%、大气压力86kPa ～106kPa的环境使用，同时要求周围环境无强烈震动和冲击、无强电磁场干扰、无严重尘埃、无引起爆炸的危险介质、导电颗粒和严重霉菌，以保证其运行可靠，使用寿命达到预期。它的输入电源有两种：直流电源和市电交流，且对直流电的输入域度要求很宽。市电从旁路输入，输入电压允许范围 ：单相AC 220V±20% 。直流输入电压可以是220V或110V两种，220V电压输入的模块电压允许范围为187 V～275V，而110V电压输入的模块电压允许范围为94V～138V。输出额定容量可以是0.5kVA、1.0kVA、2.0kVA或根据用户需求定制。交流输出额定容量：0.5KVA 或1.0KVA 或2.0KVA 或根据用户需求定制。输出电压：AC220V±5%，输出频率：50Hz±1%。具有较强的带载能力，最高可达到9A以上，线性负载情况输出波形失真率（THD）小于5%，负载变化由空载到满载的动态响应也小于5%。

3 原理设计

电力专用逆变电源设备由输入缓启动单元，SPWM逆变单元，逆变、旁路切换单元，输出滤波单元，内置监控单元构成。它集合了微机测控、变压器技术于一体，具有精度高、响应快、可靠性好、无波形畸变等特点，可作为发电厂、变电站的专用UPS使用。它的直流输入220V或110V经过缓启动单元和滤波电路后，采用双极性正弦波脉宽调制方式（SPWM）对逆变器进行控制，将平稳直流变换为脉宽调制输出的交流，该交流基波频率为所需要的电源输出频率。逆变器输出的脉宽调制波经输出LC滤波电路滤波，变压器变压隔离后，输出所要求的正弦波交流电。SPWM脉宽调制电路根据电源和负载当直流母线电压处于正常范围时，经滤波、隔离后，经过逆变部分产生标准的220V正弦波电压向负载供电。逆变器供电状态时，输出为稳压、稳频状态。当逆变器故障或者直流系统故障时，将由逆变供电状态转向由旁路供电状态，此时输出为旁路输出状态，不稳压、不稳频。假如关掉后面板上的逆变输出的船形电源开关，也将转向由旁路供电的状态。设计时设备还充分考虑了输入输出过载等的保护情况，具有较强的过载能力。逆变运行时，负载功率超过额定的105%时，延时90±3s后关断逆变输出，超过额定的120%时，延时10±2s后关断逆变输出，需关机才能复位。此时由旁路电源供电；输出短路时，逆变电源输出将自动关闭，需关机才能复位，此时由旁路电源供电；当输入直流电压低于180V或90V时，装置的直流异常指示灯亮；当输入直流电压低于170V或85V时，逆变电源输出将自动关闭，需关机才能复位，此时由旁路电源供电。逆变时在阻性负载的情况下工作效率大于80%。

设备的各种运行状态在设计时都充分考虑到了，各种运行状态都有明确的指示灯指示。当旁路运行灯点亮时，说明设备的输出是由旁路电源输出的。当逆变运行灯点亮时，说明设备的输出为由逆变器输出。当直流异常灯点亮时，说明设备的输入直流电压已经低于180V或90V，当直流电压恢复至195V或98V时，该指示灯自动熄灭。当逆变故障灯点亮时，有以下几种情况：

1） 逆变输出短路时，该指示灯0.5s闪烁一次；

2） 逆变输出过载时，该指示灯0.2s闪烁一次；

3） 逆变输出过载保护后，该指示灯常亮。

为了能够保证变电站运行人员实时监视到设备的运行状态和运行参数，掌握设备的运行健康状况，设备还设计了软件通讯功能，它具有RS485A和RS485B两个通讯口，采用通用的CDT或MODBUS规约来将设备的运行参数和运行状态送到后台，方便远程监视和掌控。

4 结论

随着我国电力系统的不断发展，发电厂和变电站的建设越来越多，对设备的可靠性和实时性和不间断性的要求越来越高，必然的对电力专用逆变电源的需求也不断增多。随着该设备功能的不断完善和功能的增多，必将有广阔的市场应用前景。

参考文献：

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[关键词]高频逆变；交直交变频；集成控制器；车载电源

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.45.071

1 引 言

车载逆变电源作用是把汽车蓄电池12V或24V的直流电转变为50Hz的交流电，得到的交流电可以给笔记本电脑、数码摄像机、普通照明灯、平板电脑、电动工具、车载冰箱等使用220V交流电源的用电设备供电。车载逆变电源在国外普遍受到欢迎。中国已成为世界上汽车产销量第一大国，随着我国汽车普及程度的逐渐提高，车载逆变电源的市场会越来越巨大。

2 总体设计

车载逆变电源设计主要有两点，一个是把蓄电池电压提升至220V，另一个就是频率要为50Hz。把12V的电压提到220V，采用升压斩波电路进行。采用升压斩波电路即Boost电路来实现，由于出电压比输入电压高出很多，升压倍数约为18。由Boost电路工作原理易知，占空比约为0.95，理论上可行，但Boost电路实际中难以实现[1]，所以要升压就要借助变压器来实现。变压器如果采用工频变压器，输出同样功率的情况下，体积和重量会比高频变压器大出很多，是人们不能接受的。因此要采用高频变压器，采用高频变换电路。借助高频变压器实现12V的电压变为220V的电压，输出频率必然也是高频。高频的220V交流电，很多我们使用的220V市电供电的用电设备不能直接使用。要再进一步变换，把高频直流电源变换成50Hz的交流电。从总体结构上来说，设计的电路共有两部分：前一部分借助高频变压器和相就的变换电路把12V直流电变为220V的高频交流电，后一部分把高频的220V交流电变换为50Hz的220V交流电。

输入为12V低压输入，输出功率大时输入电流会很大，属低压较大电流输入。全桥式变换电路回路中有两个功率管，而半桥式回路是一半电压对应一个功率管，对推挽式逆变电路回路中功率开关管只有一个，相比较而言，可以减少功耗[2]。后一部分输入的电压本身比较高，而全桥逆变电路可以实现比较大的功率输出。因此电路设计前一部分采用推挽逆变电路，后一部分采用全桥逆变电路。推挽变换电路输出的高频220V经高频二极管整流滤波后得到直流电，再经全桥逆变电路得到50Hz的220V的交流电。

3 推挽逆变部分

该部分功能为把蓄电池12V直流输出变为高压220V输出，频率为10KHz，属高频输出。推挽式变换电路主要由两个开关管Q1、Q2，变压器T1构成。开关管Q1、Q2正负半周交替通断工作。中心抽头把变器原边对称地分为两半。正半周期开关管Q1导通，Q2关断，12V蓄电池，变压器原边的一半和Q1构成回路；负半周期开关管Q2导通，Q1关断，12V蓄电池，变压器原边的另一半和Q2构成回路。正负半周流过变压器原边的电流方向相反，变压器副边得到交流电[3]。这里采用的变压器副边匝数等于原边匝数的好多倍，所以输出电压高。逆变输出的交流电频率主要取决于开关管工作频率。如前所叙述，为了减少变压器的重量和体积，采用高频变压器，开关管工作频相对比较高。推挽逆变电路部分如图1所示。

推挽逆变的控制驱动以SG3525为核心。 SG3525是专用的集成电压型的PWM控制器。图1推挽逆变电路中芯片1脚，2脚对应一误放大器同向输入端和反向输入端，两脚电压差比较大，输出PWM占空比最大[4]，同样条件下，逆变电路输出电压也最大。5脚，6脚外接电阻电容大小决定了芯片输出PWM信号频率也就决定了推挽逆变器工作频率。11 脚和14脚输出两波形一样而相位相差180°的PWM信号，分别通过R6、R7驱动Q1和Q2。

4 整流与全桥逆变部分

整流与全桥逆变部分也即交直交变频部分。该部分功能为把前一部分220V高频输出转变成频率50Hz的220V的交流电。电路如图2所示。220V的高频交流电经二极管VD1-VD4构成的桥式整流电路整流滤变为直流电后再经过四个功率管VT1-VT4逆变后得到220V，50Hz交流电。控制以TL494为核心。芯片5脚6脚接的电阻电容决定了其输出PWM信号的频率也就决定了逆变电路输出频率，5脚6脚接的电阻电容选择恰当的值就可以让逆变电路输出频率为50Hz。1脚、2脚对应于一误差放大器同向输入端和反向输入端，15脚、16脚对应于另一误差放大器。两误差放大器反向输出端接14脚获得比较高的电压，而同输入端接地，这样输出的PWM信号占空比最大。8脚和11脚为PWM信号输出端，互补输出，即相位相差180°。8脚的输出控制VT1和VT3，11脚的输出控制VT2和VT4。8脚和9脚分别是芯片内部集成的开关三极管的集电极和射极8脚输出是低电位时，VT3不导通，Q11也不导通，蓄电池12V电压通过VD5，R4和R1让VT1导通；8脚输出高电位时，通过R7使VT3导通，同时易知Q11也导通，把VT1栅极电位拉低，VT1截止。11脚的输出驱动控制VT2和VT4工作过程和8脚输出驱动控制VT1和VT3相同，只是8脚和11脚输出的PWM相位上相差180°。

TL494也是常用的电压型脉宽调制集成控制器。其内部主要集成了线性锯齿波振荡器，两个误差放大器，死区时间比较器，PWM比较器，基准电压源，触发器等，共有16个引脚。线性锯齿波振荡器的振荡频率由5脚、6脚上外接的电阻电容来决定。两个误差放大器在这里地位是一样的，它们的输出分别经过一个二极管送到PWM比较器的同向输入端，与加在PWM比较器反向输入端的线性锯齿波做比较，产生PWM信号。3脚是两误差放大器的输出端，也是PWM比较器同向输入端；脉冲宽度的调节可以通过3脚上的电压来控制，也可分别通过误差放大器进行调节[5]。13端为输出控制端，当其接低电平时，两管子工作情况相同，当其接高电平时两管子推挽输出。TL494内部还有一个基准电压源，通过14脚为其在应用时提供5.0V的基准电压。芯片的4脚为死区控制引脚，可用来限定芯片输出PWM的最大占空比。利用此功能，引入反馈信号至引脚上可以限定全桥逆变电路的最大输出电压，图2中未画出该部分。

5 结 论

经实践可知，该款逆变电源性能稳定，结构简单，效率高，成本优势明显，可使有车生活更加方便。不足之处在于它的输出不是正弦波，输出电压会受输入电压影响，在220V左右一定范围内波动。

参考文献：

[1]侯振义，夏峥，柏雪倩，等.直流开关电源技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2]闫福军，梁永春.一种光伏发电系统中辅助电源设计[J].电力电子技术，2010，44（8），14-16.

[3]陈德康.脉宽调制器UC3842在开关电源中的应用[J].西南科技大学学报，2005，20（2）：27-30.

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关键词：单端反激电路；逆变电源；回馈技术

中图分类号：TM46 文献标识码：A

逆变电源通常是由两级组成，其中前级的DC/DC电路的主要功能是将电池的电压转换成350V左右的直流电压，后级DC/AC电路的主要功能是将350V的直流电压转换为220V的交流电压，在这些逆变电源中，前级电路通常所供电压比较低，但是输入的电流比较大，这会导致功率管导通压降高，损耗比较大，导致电源的效率比较低，其电路形式多种多样，其中的单端反激电路具有效率高、控制方便、电路简单的优点，本文就主要对其中的单端反激电路予以简单分析。

一、逆变电源中的常规单端反激电路的结构

相对于其他形式的单端反激电路，常规形式的单端反激电路的导通压降比较高，损耗比较大，这会导致其可靠性与效率降低，并且该电路还具有一个明显的缺陷就是：当功率管VT截止时，变压器初级的反峰能量容易被R1、C1及VD1所组成的吸收电路所消耗掉，并且在输出功能相同的情况其损耗是比较大的，该单端反激电路的结构图如图1所示。

二、逆变电源中的多管并联的单端反激电路结构

多管并联的单端反激电路最主要的特点是其主功率电路应用了四只功率管并联，这使得在每个功率管上通过的电流仅为应用单管时的1/4，那么这会直接将功率管的导通压降下降至单管应用时的1/4，这能够有效的减少功率管上的消耗，使得功率管的效率明显提升，其结构图如图2所示。

三、逆变电源中的应用能量回馈技术的单端反激电路结构

应用能量回馈技术的单端反激电路主要由电感L1、电容C2、二极管VD1、二极管VD2共同组成了变压器的初级反峰吸收电路，这会导致输入电容C1上反馈大部分的反峰能量，对于减少能量损耗，提升电路工作效率具有非常重要的作用，其电路结构图如图3所示，波形图如图4所示。

对该电路的工作原理进行简单分析：（1）t0～t1阶段的工作原理表现为：当处于t0时刻时，功率管截止，功率管输出电容C0、电容C2、漏感Lk、初级电感L开始谐振，这能够促使C2上的电压值快速的达到U0（N1/N2），之后次级二极管会导通，并会将初级电压钳位到U0（N1/N2），并且初级电感L会退出谐振，直到t1时刻Ik的值变为0，并且C0与C2上的电压值会达到最大，也就是说开关管电压US会达到最大值（UIN+Uc2MAX）；（2）t1～t2阶段，功率管输出电容C0、电容C2、漏感Lk会继续谐振，并且电感L1会参与到谐振当中，这时C0与C2会回馈给输入电容C1一定的能量，并且会为L1补充相应的能量，一直到t2时刻谐振停止，这时C2电压值又会下降至U0（N1/N2）；（3）t2～t3阶段，当t2时刻到来时， 电感L1会向输入电容C1中回馈能量，这时C2上的电压值会被钳位在U0（N1/N2），开关管C0上的电压值为UIN+U0（N1/N2），并且二者的值在t3时刻到来之前，不会出现变化，直到L1中的能量释放完毕；（4）t3～t4阶段，在该阶段中， 由于开关管是完全截止的，因此C0与C2上的电压会继续保持不变；（5）t4～t5阶段，功率管在处于t4时刻时，已经导通，这时电压US会开始下降，C0会通过开关管开始放电，并且能够在短时间内放电完毕，这时L1与C2会开始谐振，也就说把C2中的能量转移到L1中，当处于t5时刻时，L1中的电流会达到最大值，这时功率管完全导通；（6）t5～t6阶段，处于t5时刻时，L1主要是通过VD1与VD2为输入电容C1回馈能量，并会给C2充电，使其值达到-UIN；（7）t6～t7阶段，在该阶段中，功率管继续处于完全导通的状态。

上述过程中就是应用能量回馈技术单端反激电路的一个完整的工作周期，从其工作过程中可以看出，变压器漏感中的能量大部分会被回馈至输入电容C1中，这会直接提升电源效率，具有良好的应用价值。

四、多路输出单端反激电源

单端反激式变换器的电路通常是由输入整流滤波电路、输出整流滤波电路、功率变换电路等组成，其系统结构图如图5所示。

从图5中可以看出，PWM控制电路与单端反激式变换电路是其主要的两个组成部分，在开展该开关电源的设计过程中，最主要的目的是为了能够将输入的交流电经过整流滤波之后的直流电压转换成为5V及±15V的三路输出，以便于其能够很好的实现对负载的供电，在实施控制的过程中，其控制思路主要表现为：将电流反馈部分加入到电压反馈的大闭环中，以便于其能够参与到动态调节中，从而形成有效的双环控制，在实际应用中，其具体的操作步骤为：对电压信号与电流信号进行采集之后，应用PWM控制器来对开关管的通断实施控制，然后对变换器中的峰值电流实施调节，以便于有效的改善输出电流，使其能够很好的满足设计要求。

在该系统中应用 了电压电流双闭环控制，当整个电路正常工作时，UC2844的供电是通过反馈绕组来实现，并且会将反馈电压通过分压电阻之后送入到UC2844中，在将其与基准电压实施比较之后，再通过误差放大器进行放大处理，将输出信号与电流反馈环的反馈信号进行比较之后，再对占空比进行调节，这能够有效的保持输出电压的稳定，在实际的应用中，应用这种控制方式，能够有效的解决负载电流变化率较高的问题，这不仅有利于提升系统运行的安全稳定性，同时还能够有效的提升系统的动态响应速度，具有良好的应用效果。

结语

在实际的应用中，电池供电或者是发电机供电的低压输入逆变电源，大多应用的是单端反激多管并联及能量回馈技术实现的前级DC/DC 该种形式的前级与其他形式的前级相比具有可靠性高、效率高、控制方便、电路结构简单等诸多的优点，这使得其在实际应用中具有良好的应用性能，本文就主要对逆变电源中各种不同形式的单端反馈电路的结构形式进行了简单分析，对于实际的逆变电源的设计具有一定的参考价值。

参考文献

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关键词:逆变器;双闭环控制;无差拍控制;DSP

中图分类号:TP274文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)12-189-03

Research of Deadbeat Control Inverter Based on DSP

QUAN Xiaoming,SHEN Quntai

(School of Information Science and Engineering,Central South University,Changsha,410083,China)

Abstract:With the wide use of high-performance digital signal processor,it is a natural trend that the traditional analog control of the inverter can be replaced by digital technology.Because the nonlinear loads cause the interference,inverter is hard to receive ideal control.This paper introduces a control method based on PI control strategy and non-deadbeat control method:Inverter control circuit of the current inner loop choose the optimized digital PI control methods,the voltage loop choose the no deadbeat control methods.This method combines the advantages of PI control and non-deadbeat control.Deadbeat control has good performance at transient state.And PI control is simple,easy parameter setting and robust.Finally,the simulation and test figures show that double-loop control method of the inverter receives a lot of advantage such as output waveform with a good,fast response,and better capacity adapt to the different loads.

Keywords:inverter;double-loop control;deadbeat control;DSP

0 引 言

随着高性能DSP控制器的出现,采用数字化控制的UPS电源已成为现在研究的热点[1]。基于DSP实现的数字双闭环控制能有效提高电源系统的抗干扰能力,降低噪声,提高效率和可靠性,进一步有利于电源的智能化管理、远程维护和诊断。在逆变器的多种控制策略中,重复控制技术能有效消除非线性负载和干扰引起的波形畸变;滑模变结构控制方法能使系统运行于一种滑动模态,能保证系统的鲁棒性;模糊控制和神经网络控制等智能控制不依赖控制对象的数学模型,适应于非线性系统;无差拍控制能够瞬时控制电压,对负载有很强的适应能力,有输出总谐波畸变少,损耗少等优点;PID控制简单,并具有好的可靠性;新型数字化PID控制更能取得满意的控制效果。各种控制策略各有优缺点,如果能把其中的两种或几种控制技术结合运用,将取得更好的输出特性。基于此思想提出数字PID控制和无差拍控制技术相结合的控制策略[2]。理论和实践证明,该方法具有广泛的应用前景。

1 系统结构设计

该系统选用的TMS320F2812芯片是TI公司的TMS320C28x系列中的一种,其指令执行速度快,从而可以在此基础上实现复杂的控制算法,优化系统的输出特性。

基于该芯片的逆变电源系统框图如图1所示。整个系统由AC/DC,DC/DC,DC/AC,以及滤波电路和其他辅助电路构成。其中,DC/AC逆变器部分是整个系统的重要组成,逆变器采用单相全桥逆变电路,适应大功率场合。通过采样电路采样得到的输出电压和电流经过DSP的A/D转换器转换成数字信号,作为数字控制器的反馈信号,经与给定输出信号比较后,再经过控制算法调节器和脉宽调制器得到SPWM波控制IGBT功率管的通断,从而改变输出电压的值,使其与给定输入电压相等。给定参考电压由软件方式实现,因此信号稳定无温漂、无干扰。这种控制方法在负载变化较快时仍然能保证输出电压不发生畸变[3,4]。

图1 系统整体框图

2 逆变器控制方案及其参数设计

2.1 逆变器建模及其控制策略研究

如图2所示,图中iL为电感电流;iC为电容电流;io为负载电流;uo为输出电压;R为逆变器负载电阻,VS1~VS4为逆变控制开关;r为电路阻尼电阻;L,C组成LC滤波器;E为逆变器输入直流电源[5,6]。

取x(t)=[uo(t) iL(t)]T为状态变量,平均电压ui(t)和负载电流为系统输入,则主电路的状态方程为:

ddtx(t)=Ax(t)+B1uo(t)+B2io(t)

y=Dx

式中:A=C-1/L1/L0;B1=1/L0;

B2=0-1/C;D=[1 0]

离散化状态方程,可以得到:

x(k+1)=Φx(k)+Γ1u(k)+Γ2io(k)

y(k)=Dx(k)

式中:

Φ=cos(ω0TS)(1/ω0C)sin(ω0TS)

-(1/ω0L)sin(ω0TS)cos(ω0TS)=

Φ11Φ12Φ21Φ22

Γ1=1-cos(ω0TS)

1ω0Csin(ω0TS)=Γ11Γ12

Γ2=-1ω0Csin(ω0TS)

1-cos(ω0TS)=Γ21Γ22

式中:TS为采样周期;ω0为二阶LC滤波器的谐振角频率。

由此得出的电压电流离散化状态方程为:

uo(k+1)=Φ11uo(k)+Φ12iL(k)+Γ11ui(k)+

Γ21io(k)

iL(k+1)=Φ21uo(k)+Φ22iL(k)+Γ12ui(k)+

Γ22io(k)

图2 逆变器等效电路及其控制策略框图

针对该逆变器所设计研究的控制方法:采用双闭环控制算法调节系统的动静态特性,内环采用无差拍控制方法,是一种能够瞬时控制电压的有效手段,对负载具有很强的适应能力,尤其对非线性负载,输出波形失真小,可以改善系统的动态响应特性;外环采用瞬时值的数字PI算法,输出电压的瞬时值信号直接反馈,与参考正弦电压比较,使输出电压稳定在设定值上,并抑制输出电压的畸变。两种控制算法能互相弥补各自控制上的不足,使系统得到较好的控制效果[7,8]。

2.2 电流内环

内环采用干扰无差拍控制策略,结合离散化状态方程和系统主电路图分析结果,可以得到无差拍控制实现方法为:

ui(k+1)=Γ12iref(k+2)-Φ22Γ12iref(k+1)-

Φ21Φ11Γ12uo(k)-Φ21Φ21Γ12io(k)-Φ21Γ11Γ12ui(k)-

Φ21Φ12Γ12iL(k)-Γ22Γ12io(k+1)

可以通过采用一个二阶预估方法对负载电流io(k+1)进行预估有:

io(k+1)=3io(k)-3io(k-1)+io(k-2)

而iref(k+1)可从外环控制算法中得出。

2.3 电压外环

电压外环采用增量式PI算法,其差分方程可以表示为:

Δu(k)=KP[(uref(k)-uref(k-1)]-[uo(k)-

uo(k-1)]+KI[uref(k)-uo(k)]

PI调节器性能的好坏取决于KP,KI的选取。PI参数可以从理论上算出,但是由于系统参数的扰动性,采用仿真调试的方法来确定具有更实际的价值。

2.4 PWM波的生成

通过预估算法得到正弦参考电流iref(k),再根据内环控制算法可以算出uI(k),从而得到开关的控制时间,即PWM的脉冲时间,从kTS~(k+1)TS的采样间隔内,IGBT的导通时间为[9]:

Ton(k)=ui(k)ETS

得到导通时间后,要进一步确定DSP中PWM输出寄存器的值。从而使DSP实现了对IGBT的通断时间的控制。

3 逆变器控制电路的仿真研究

搭建逆变器控制方法研究的仿真模型如下[10]:

主电路参数:电感L=10 mH,电容C=20 μF,额定阻性负载R=50 Ω,开关频率fS=1/TS=10 kHz,直流电源电压E=310 V,输出电压有效值uo=220 V,频率f=50 Hz。

逆变器的主电路由直流稳压电源模块、全桥开关管模块、LCR模块、电压、电流测量模块、信号输入模块等部分组成;电压外环采用Simulink模块库中的PI离散控制模块;电流内环采用S函数子模块。仿真结果如图3所示。

图3 阻性负载下输出波形

如图4所示,无论在阻性负载还是在感性负载下,闭环PID控制和无差拍控制相结合控制策略下的逆变器输出波形从谐波或动态性能上都优于普通的单环控制。负载如何变化,即使存在扰动的情况下,都能很快地调节负载电压和电流波形,输出稳定的波形,而且谐波失真度低。试验证明,该次设计取得了预想的成果。

图4 感性负载下输出波形

4 结 语

通过分析对在不同负载和不同环境下逆变电路的输出电压和电流波形,可以肯定该控制方法的可行性和优越性。

参考文献

[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2000.

[2]刁元均.基于DSP的逆变电源数字控制技术的研究[D].成都:西南交通大学,2007.

[3]周志敏.逆变电源实用技术[M].北京:中国电力出版社,2005.

[4]曲学基,曲敬铠,于明扬.逆变技术基础与应用[M].北京:电子工业出版社,2007.

[5]Zhang Kai,Kang Yong,Xiong Jian.Repetitive Waveform Correction Technique for CVCF-SPWM Inverters [A].IEEE Trans.on PESC Conf.Rec[C].2000:153-158.

[6]Miura Y M,Matsukawa M,Nakano H.A Deadbeat Control Method for a PWM Converter Applied to a Superconducting Magnet [J].Fusion Engineering and Design,2001,58(59):57-62.

[7]Mario E Salgado,Diego A Oyarzun,Eduardo I Silva.H2 Optimal Ripple-free Deadbeat Controller Design [J].Automatica,2007,43:1 961-1 967.

[8]李巍,冀捐灶,郭庆,等.基于DSP的SVPWM逆变电源研制[J].继电器,2007,35(20):60-63.

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关键词：SCT，逆变，电源

Abstract: This paper introduces a single-chip microcomputer as the core controller, to the output voltage of the inverter power supply system, and the realization of frequency change, providing convenience for different voltage requirements for electrical equipment.

Keywords: SCT, inverter, power supply

中图分类号： TN86文献标识码：A文章编号：

一、系统总体方案设计

本系统是以STC12C5A60S2单片机作为主控制芯片而实现的逆变电源，驱动元件使用的是IR2110，，单片机产生SPWM波的方法是采用等面积法，采用此方法可以实现正弦波的输出，频率可以调节是通过对程序的控制来实现的，进而最终可以设计出直流到交流的逆变过程。

1.1、脉宽调制器（SPWM）

用STC12C5A60S单片机，此单片机为新一代的51单片机，它的flash为64k，具有两路的PWM输出，脉宽可以通过软件的方式来调节，优点是：不仅具有较高的精度，而且具有不复杂，价格不高的电路。

1.2、SPWM控制方案

有两种SPWM控制的方案：单极性与双极性调制法。在单极性法中生成的SPWM信号有正、负和0三种电平，在双极性法中生成的却仅有正、负两种电平。通过对比二者产生的SPWM波可以得知：当二者的载波比相同时，双极性SPWM所生成的波中所含谐波量较单极性的要大；而且在正弦逆变电源控制当中，双极性SPWM波控制不够简单。所以最终选择了单极性SPWM波的控制方案。

1.3、驱动方案的选取

驱动MOS管的方式可以选择简单的电路，在简化电路的同时，稳定性也加强了。IR公司的IR2112芯片驱动能力较强，高边驱动电源可以通过非常简单的电路来获得，所以设计选取IR2112。

二、系统硬件电路方案设计

2.1、主控电路的硬件设计

本设计的主要控制芯片是STC12C5A60S2单片机, 通过控制逆变电路的关断导通来实现SPWM波的产生。

2.2、驱动电路的方案设计

使用IR公司的IR2110芯片来对功率管进行驱动。因为一个IR2110驱动一个半桥，所以全桥逆变器选用2片IR2110来进行驱动。采用MOSFET来作为输出侧逆变电路中开关管，它的耐压为100V，要重视自举电容跟自举二极管的选取，选取好之后，输出逆变的电路如下图所示:

2.3、逆变电路的方案设计

为了稳定的输出交流电压，设计选用了全桥逆变电路，此电路由双半桥组成，通过对比之后，发现该系统较为稳定的同时也易于控制，基于IR2112控制的全桥驱动电路，两片IR2112芯片组成全桥逆变电路如下图所示：

三、系统软件电路方案设计

3.1、逆变电源软件程序设计

本设计的电源软件选用模块化设计。单片机内部ROM 中固定了系统程序，也有一些子程序在里面。这些子程序具有时钟、初始化系统等的功能。

在主程序模块中，需要完成的工作有：初始化各芯片、设计中断向量等。

3.2、SPWM波生成方案软件设计

3.2.1、正弦脉宽调制技术SPWM

依据软件化方法的不同由单片机实现SPWM控制的方法有：自然、规则采样法等。规则采样法相比于其它方法在理论上谐波偏小，有较强的对谐波的抑制能力的同时实时控制也不复杂，这样对于软件的实现就很有利。综上，本设计实现SPWM控制的方法选用的是规则采样法。

为了达到采样法的效果与自然采样法的效果相接近的目的，所以选取规则采样法。选取的目的是能够使得SPWM波形的每个脉冲都与三角波中心线相对称，所以这样就大大简化了计算。在图中，三角波就是载波，要想使得输出的正弦波为调制波，那么每半个正弦波的载波数就得为a，载波的周期就得为。控制逆变电路的关断可以在在载波与正弦波的交点处实现，设导通时间为，依据公式：，其中正弦调制信号波为=，正弦波幅 值与载波幅值的比值为调制度b， SPWM脉宽表的特点是正弦表，它是通过上式计算得出的，对输出交流电压有效值的控制可以通过改变调制度b的值来实现。

3.2.2、驱动电路设计STC12C5A60S2单片机生成SPWM波软件设计

选用单片机产生SPWM波原理是：PCA模块l的16位捕获／比较模块寄存器CCAPlH和CCAPlL来获得载波周期的数值，通过将PCA定时器的值CH、CL与模块捕获寄存器的值进行对比之后，如果二者相等，那么PCA就会产生中断。在中断当中，脉宽调节模式将下一个SPWM波的脉宽装载到了CCAPOL中，无干扰的更新PWM就可以通过此方法来实现。具体的流程图如下：

不同的脉宽数值在每个固定的载波周期内形成了一个类似于正弦表格的形式。如果此路SPWM的输出采用模块O，那么应该先将模块0的PCA模块工作模式寄存器定义为8位的PWM模式，清零16位计数器定时器CH、CL，清零PCA PWM模式辅助寄存器O ，当然了前提是要能确保捕获的寄存器EPCOH、EPC0L为零，与PCA模块0的捕获寄存器CCAPOH、CC2APOL有关的仅仅是PWM波比较的数值，载波周期的高八位和低八位数值通过模块l的捕获寄存器CCAPlH、CCAPlL来获得，PCA比较／捕获模块寄存器1定义为使能比较功能，匹配产生中断是可以被允许的。在第一个脉宽值sin[0]装入CCAP0H之后， PCA模块中断打开以及低压检测中断也可以打开，开总的中断，将PCA计数启动。在16位计数器／定时器的与模块1中捕获／比较寄存器的数值相等时，一个CCF中断将会产生；在中断的程序当中，中断标志位清零，模块1的捕获寄存器CCAPlH、CCAPlL的载波周期的高八位和第八位数值将被重新载入，清零16位计数器定时器CH、CL，中断的次数i加1，下一个脉宽的数值sin[i]被装入CCAPOH以进行比较。此时应当对是否到达最大数值N进行判断，如果达到了，那么就清零中断次数i的同时将脉宽数的sin[i]值送入CCAP0H，从而形成了一个循环。如此下去，一次又一次的循环，随着正弦规律变化不断产生的脉宽将发生在P1．3的引脚上，进而最终可以准确的得到SPWM波。通过软件来实时计算好的一路单极性SPWM波形的脉宽的表示图如下图所示。

四、结束语

本文所设计的电源具有诸如用户操作简单、比较容易上手、比较敏捷的有点的同时也具有方便安装、比较智能的优点，现代的电力电子正在迅猛发展，很多领域都需要逆变电源，再加上逆变电源的诸多优点，相信逆变电源以及相关产品在随着现代人类文明的进步的同时会在一些领域得到很好的应用。

参考文献

[1] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展[M].北京：电子工业出版社，2009

[2] 钟睿.MCS-51单片机原理及应用开发技术；北京：中国铁道出版社，2006.7

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关键词：模糊PID控制 数字PID控制 逆变电源

中图分类号:TP273 +.4;TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0031-02

1、引言

电源系统是当代电子设备中必不可少的重要组成部分，随着电力电子技术的飞速发展和各行各业对电气设备控制性能要求的提高，逆变技术在许多领域的应用越来越广泛，对电源性能的要求也越来越高。[1]逆变电源系统可分为开环控制系统和闭环控制系统，而开环控制系统的输出在电网电压和负载突变时，稳定性不高控制效果不理想，应用的场合不广泛。当前通常采用闭环控制系统。为了使逆变系统性能更加稳定，在系统中引入滤波电感电流和电容电压形成双闭环控制，通过对输出电压电流反馈与参考信号比较控制波形稳定输出。早期的逆变闭环控制多采用数字PID控制，通过采样产生误差信号运用PID控制器进行调节，而当负载变化特别是非线性负载时，由于PID参数不易整定而导致控制性能不够理想使系统稳定性下降。

本文针对数字PID对于系统稳定性不高等问题，结合模糊自适应控制自整定PID参数，电压外环采用瞬时值的数字PI控制，主要抑制输出电压的畸变；电流内环采用模糊自适应整定PID控制，由于SPWM逆变器主要提供调速，不要求很高的响应速度，有比例环节改善响应速度已经足够，因此这里采用模糊PI控制，能够瞬时控制输出电压，对于非线性负载，尤其是输出电流波形失真小，提高了系统动态响应特性。

2、逆变电源控制方案的设计

图1为逆变等效电路模糊控制设计框图，如图所示，通过外环采样电容电压反馈信号与给定的电压参考信号比较产生误差信号通过PI控制调节作为给定电流参考信号，再与采样电感电流反馈信号比较产生误差信号，最后与固定频率的三角波载波比较产生SPWM控制脉冲作为开关管的门级脉冲驱动信号。[2]为了减少输出谐波含量，这里采用双极性SPWM调制，即使逆变桥中V1、V4与V2、V3两组对管高频互补通断。

3、模糊自适应整定PID控制器的设计

本文采用二维结构模糊控制器，以采样信号与参考信号的误差e和误差的变化ec为输入量，以控制量的变化为输出量，这样的模糊PID控制结构简单，动态控制性能良好。接下来对输入量进行模糊量化处理，把精确量模糊化得到模糊语言变量论域，进而得到误差量E和误差的微分量EC，其中控制器的输出量为Δkp和Δki，输入和输出变量的论域大致可分为七个模糊子集：负大（NB）、负中（NM）、负小（NS）、零（Z）、正小（PS）、正中（PM）、正大（PB）[3]。建立模糊规则的原则是使系统输出响应的动静态特性达到最佳：当误差大或较大时，选择控制量以尽快消除误差为主；当误差较小时，选择控制变量要以系统的稳定性为主，防止系统超调。因此通过仿真和实验设计可得到针对Δkp和Δki的模糊规则表[4]，如表1所示。

根据输出偏差e的大小、方向、变化趋势，及各个PID参数与模糊控制器输入量的关系，制定出各个参数的控制规则，通过模糊推理作出相应决策，输出修正值Δkp、Δki，从而实现PID参数的优化组合。模糊PID的模糊控制表由Δkp、Δki两个表组成，根据系统的偏差等参数，通过查表算的Δkp、Δki两个参数修正值，叠加在PID参数的初始设置值kp0、ki0上，得出本次的kp、ki参数的值[5]，如公式1所示。

其中模糊PID仿真初始值设为kp0=0.05，ki0=20。

4、逆变器控制电路的仿真研究

搭建逆变器控制方法研究的仿真主电路参数如下：滤波电感L=5mH，电容C=30μF，开关管的开关频率fs=10kHz，给定交流电压源峰值为311V，感性负载R=30Ω，L=1mH，输出电压有效值u=220V，频率f=50Hz。

逆变器主电路包括直流稳压电源模块、全桥MOSFET开关管逆变模块、电压电流采样模块、信号发生器模块等组成部分；电压外环采用Simulink模块库中的数字PID控制模块，电流内环采用自整定FuzzyController PID控制模块。仿真结果如图2所示。

如图2所示，自上而下依次为给定交流电压信号波形、感性负载电压输出波形、数字PID控制负载电流输出波形、模糊PID控制负载电流输出波形。由于负载为感性负载，因此负载电流滞后负载电压一个相位差。另外，感性负载在接通电源时会产生反电动势电压，电压会瞬时增大，而通过电压波形能够看出本实验可以有效遏制电压峰值及电流波形，从而延长逆变电源的使用寿命。因此由图可示，电压外环PID控制可控制负载电压稳定输出，而电流内环模糊自适应整定PID控制负载电流质量输出明显优于数字PID控制，总谐波失真度(THD)低、动态性能高。

5、结语

通过分析感性负载在逆变电源中不同闭环控制下的输出电压、电流波形，实验证明逆变电源在双闭环模糊自适应整定PID控制方法的可行性及优越性。

参考文献

[1]陆东良.基于重复控制的单片机SPWM逆变电源研究[D].成都:四川大学,2006:1

[2]孙鹏.基于单片机控制的太阳能逆变电源研究[D].大连:大连海事大学,2007:42-45

[3]李国勇.智能控制及其MATLAB实现[M].北京:电子工业出版社,2005:230-239

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关键词：弧焊机；电源；设计

中图分类号：TE972+.5 文献标识码：A]

前言

电路电子技术的高速发展，促进了器件、电路及其控制技术员向着集成化、高频化、全控话、电路弱电化、控制技术多功能化的方向发展。目前，逆变技术广泛应用于电机驱动、变频调速、不间断电源、电化学、电焊机、电机静止变换、电加热设备等工业领域产业发展，极大推动了这些领域的产业发展。与传统电源相比，逆变电源具有高效节能（约20%-35%），体积小、重量轻，反应速度快等特点。有利于实现自动化和智能化控制。

逆变式弧焊电源由于具有焊接性能好、动态响应快、体积小、质量轻、效率高等诸多优点而成为焊接电源的主要发展方向之一。

1 逆变式弧焊机电源的技术要求

弧焊电源的负载是电弧，要形成符合焊接外特性要求的电弧，弧焊电源要满足有较大的短路电流和较高的空载电压；输出电流、电压稳定；输出电流可调节；具备完善的自我保护系统。

2 高频逆变式弧焊机电源的设计

本文设计的高频逆变式弧焊电源的输入电压幅值为220士15%，工作频率f=100KHZ；开关功率管最大占空比Dmax =0.8、最大导通时间TONmax=40μS。输出电压电流额定值:15V,315A，适合组装在中等功率的电焊机上。

2.1 逆变式弧焊机电源的基本组成

在供电系统中，单相或三相交流电网电压，经整流和滤波后获得逆变器所需的平滑的直流电压。该直流电压经逆变器中的大功率开关器件(的交替开关作用下，变成几千至几万赫的中高频电流，再经过中高频变压器降至适合于焊接的几十伏或十几伏低电压，并借助控制电路和检测电路及焊接回路的阻抗，获得焊接工艺所需的外特性和动特性。

2.2 逆变式弧焊机电源的供电系统和辅助电源的的设计

逆变式弧焊机电源的供电系统如图1所示，当高频逆变式弧焊电源启动后，电阻R2用来抑制开机瞬间电容器充电产生的浪涌冲击电流，然后主电路初级侧的电流感应器的二次侧绕组形成的电压经VD24加至晶闸管VTH1的控制极，使YTH1导通，此时旁路限流电阻R2，这样电源进入正常工作。由于此时电容C11、 C12、 C13、C3己经充电，VTH1导通时不会产生冲击电流。晶体管VT3的作用是在输入电源瞬时断开后又立即接通时抑制冲击电流。

输入电压经由变压器T2后降低到合适的值，再经过桥式整流，电容滤波后，通过7815、7815和7820集成稳压器分别构成+15V、-15V和+20V隔离直流供电电源，分别为相关的控制电路供电，这样可以避免控制电路相互之间的干扰。这里变压器次级分别是18V、18V、22V。

2.3 逆变式弧焊机电源的逆变器的工作原理

全桥移相技术，保留了恒频控制的优点，有利于滤波电路的优化，且控制简单，是软开关变流技术的最佳控制方式。本文采用集成电路UC3895来实现逆变器的零电压全桥移相控制。逆变器的谐振电路由电感和电容组成，进行串联谐振，在高频电路中，要求电感和电容的值要非常小。

图2 全桥移相开关电路原理图

这是一种全桥拓扑，被称为全桥移相PMPT(也即相位调制PWM)。Ui是供电系统经过桥式整流后提供的311 V直流电压。S1-S4是4个IGBT开关管，通过控制S1-S4轮流导通和关断来将直流电压逆变为高频的交流电，再通过变压器T1来将高频的交流电压转换为相应的低压交流电，再通过次级的整流电路得到我们所需要的直流电压。S1-S4的控制方式移相控制，是Sl和S3轮流导通，各导通180度电角;S2和S4也是这样，但S1和S4不是同时导通。S1先导通，S4后导通，两者导通相差a电角。其中S1和S3分别先于S4和S2导通，故称S1和S3组成的桥臂为超前桥臂，S2和SA组成的桥臂为滞后桥臂。PMPT与一般全桥PWM拓扑的唯一区别在于二者开关过程不同，PMPT在开关过程中是软开关。PMPT技术的核心在于保证每个桥臂上的开关元件的漏-源极间的电压能够在其进入下一个导通周期之前降至0V，以实现零电压开通。

2.4 应用UC3895设计的逆变式弧焊机电源的控制系统

全桥移相控制的谐振变换电路是在PWM全桥变换电路的基础上发展起来的。因为是恒频PWM控制，使得输入、输出滤波器的设计大大简化，开关噪声大为减小。在中大型电源的设计中被越来越多的用户所采用。为了简化电路，提高设计的效率，本文所设计的弧焊电源也同样采用全桥电路，使用移相控制。

2.5 IGBT开关管及其驱动电路

绝缘栅双极晶体管简称IGBT，是由MOSFET和晶体管技术结合而成的复合型器件，在开关电源和要求开关快速、低损耗的领域备受青睐。由于工作频率较高，我们选用SIEMENS的BSM50GD120DLC型IGBT开关管。由于此电路的开关频率高达100KHZ，一般通用的IGBT集成驱动电路频率都不能满足。因此要采用高速响应的零部件来实现IGBT的驱动。同时为了实现控制电路与功率电路的隔离，设计上采用光电耦合器和高速MOSFET管组成的TTL电路组合驱动IGBT。我们选用的是FAICHD公司出品的HCPL2630，其最高工作频率可以达到10MHZ，它的响应速度可以适应目前100KHZ的电路开关频率。UC3895的输出信号电压非常小，高电平输出时的电压值的典型值只有250mA,低电平输出的电压的典型值却也有150mV。因此其输出信号需要放大后才能驱动光耦。由于电路工作频率高，设计上选用ST的LM119高速比较器。

2.6 过电流保护电路

一个可靠的弧焊电源要求有能力在短路的时候限制电流，在开路的时候限制电压。为了避免焊枪在工作过程中产生过大的电流，设计上采用电流互感器对功率电路的电流进行取样检测，根据取样检测的结果调整占空比来限流。

2.7 辅助引弧电路的设计

弧焊电源的负载是电弧。理想的引弧是一个开始阶段电流迅速增加直到点燃电弧的过程。要形成符合焊接要求的电弧，弧焊电源要满足以较大的短路电流和较高的空载电压，起弧是电流越大，空载电压越高，越容易起弧。焊机的起弧难易度是焊机性能的主要参数之一，能否方便起弧决定了焊机性能的优劣;起弧的难易也直接影响焊接的效果。

结束语

逆变电源有体积小、重量轻、噪声低、效率高等特点，在国际上， IGBT逆变电源已经广泛应用做各种大型设备的电源，随着电力电子器件的发展，逆变电源一定有更广阔的发展空间。

参考文献

[1]李爱文，张承慧.现代逆变技术及其应用

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（中国船舶重工集团公司第七〇四研究所，上海200031）

摘要：讨论船舶单相交流负载的特性情况，重点研究能够承受船舶220 V交流非线性负载引起的强冲击电流的高性能逆变技术，通过电压开环伯德图对比分析数/模混合控制策略与数字控制策略的响应速度，并搭建一台220 V/10 kW的单相全桥逆变电源样机，实验结果验证了船舶抗负载冲击高性能逆变技术的可行性。

关键词 ：船舶；单极倍频；冲击电流; 单相逆变电源

中图分类号：TN705?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）14?0039?03

收稿日期：2014?12?30

0 引言

DC?AC逆变技术是将直流电能变换成交流电能的变流技术，已经广泛应用于我国的太阳能发电、航空航天、船舶等各个领域[1?3]。逆变技术种类繁多，其中使用场合最多、应用最稳定的当属电压源全桥拓扑逆变技术[4?6]。目前，我国船舶上电力、动力系统的监控装置大量使用单相交流电源，但负载特性比较恶劣，负载多数为非线性负载，电流波峰因数可达3∶1，负载突加带来的冲击电流可达20倍额定电流值，且要求逆变电源不保护停机，输出电压暂降不大于5 ms。电压单环控制方法带非线性负载能力差，输出电压谐波大，难以满足要求。常规的数字电压电流双环控制方法提高了带非线性负载的能力，但由于数字延时降低了系统的控制带宽，系统动态响应速度慢，负载突加冲击电流使输出电压暂降大于5 ms，也不满足船舶负载对逆变电源的要求。

为了满足船上220 V非线性负载特殊的使用要求，并且逆变电源能够承受20倍额定电流的冲击，保证负载顺利启动及挂网负载正常工作，本文提出了一种新的船舶抗负载冲击高性能逆变技术；采用基于单极倍频SPWM 调制的电压电流双环数/模混合控制策略，电压电流环由模拟实现，无数字控制的延时，单极倍频SPWM调制等效开关频率是开关频率的2倍，控制带宽高，电压动态调节速度快。通过搭建一台220 V/10 kW的单相逆变电源用作实验，实验结果表明所提出的控制策略具有较好的抗负载冲击能力。

1 单相逆变电源拓扑结构

单相逆变电源的拓扑结构如图1所示，单相逆变电源由单相全桥、隔离变压器、输出滤波电感和电容构成。单相全桥的开关器件为IGBT，隔离变压器将直流侧电源与交流侧负载电气隔离，输出滤波电感、电容滤除高次开关谐波。

2 船舶抗负载冲击高性能逆变技术

本文研究的高性能逆变技术，控制策略采用基于单极倍频SPWM 调制的电压电流双环数/模混合控制技术，开关频率20 kHz，原理示意图如图2 所示。DSP 通过DA 芯片产生的指令电压和输出电压uo (s) 作差经PI控制器G1(s) 形成电压环，电压环输出为电流环的给定，电流环输出的调制波与三角载波进行单极倍频调制，生成的PWM驱动IGBT。

通过对电流环和电压环的设计，得到数/模混合控制和数字控制电压开环的伯德图如图4所示。数/模混合控制的系统截止频率为1 100 Hz，相角裕度为35°；数字控制的系统截止频率为800 Hz，相角裕度为1°，处于不稳定的临界状态。可见数/模混合控制带宽更高，相应速度更快，更稳定。

3 实验结果与分析

为了验证理论研究的正确性，搭建了一台220 V/10 kW单相船舶抗负载冲击高性能逆变器样机，电压源采用全桥逆变拓扑结构，单极性倍频SPWM 调制电压、电流双闭环数/模混合控制技术，IGBT 为CM200DY?12NF，隔离变压器变比为1∶2，滤波电感为3 mH，滤波电容为50 μF，开关频率10 kHz，等效开关频率为20 kHz，输出接不控整流桥接阻容型负载，电容值1 000 μF/400 V，示波器为泰克TPS2012。

图5 所示为样机带不控整流桥接电解电容非线性负载稳态运行实验波形，由图可知，负载电流波峰因数达3∶1。图6为样机突加不控整流桥接电解电容非线性负载试验波形，由图可知，负载冲击电流迅速上升超过400 A，逆变电压瞬间跌落，控制系统迅速闭环动作，2 ms内逆变电压基本恢复正常，不影响负载正常启动，也不会影响挂网负载正常工作。

4 结语

本文针对船舶单相非线性负载高的电流波峰因数及突加时大电流冲击的实际情况，研究了基于单极性倍频SPWM 调制的电压、电流双闭环数/模混合控制的高性能逆变技术。研究结果表明数/模混合控制比数字控制响应速度快，大电流冲击下电压恢复迅速，十分适合应用在船舶恶劣工况，最后实验样机验证了船舶抗负载冲击高性能逆变技术的可行性。

参考文献

[1] 陈坚.电力电子学：电力电子变换和控制技术[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 陈道炼.DC?AC逆变技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[3] BAO Chenlei，RUAN Xinbo，WANG Xuehua，et al． Designof injected grid current regulator and capacitor?current?feed?back active?damping for LCL?type grid?connected inverter [C]//Proceedings of IEEE Energy Conversion Conference and Expo?sition. North Carolina，USA：IEEE，2012：579?586.

[4] 章建峰.电力电子主回路设计技术及控制策略技术研究[J].船舶工程，2007（3）：13?17.

[5] DANNEHL J，LISERRE M，FUCHS F． Filter? based activedamping of voltage source converters with LCL?filter [J]．IEEETransactions on Industrial Electronics，2011，58（8）：3623?3633.

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高频变压器和脉冲变压器的区别有：

1、高频变压器是工作频率超过中频的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的；

2、脉冲变压器是一种宽频变压器。对通信用的变压器而言，非线性畸变是一个极重要的指标，因此要求变压器工作在磁心的起始导磁率处，以至即使象输入变压器那样功率非常小的变压器，外形也不得不取得相当大。除了要考虑变压器的频率特性，怎样减少损耗也是一个很需要关心的问题。

（来源：文章屋网 ）

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靠、实用的不间断供电的实现办法；从而满足现代通讯技术日益发展的需要，真正实现网络

系统的不间断，为广大网络设计人员提供另外一种选择。

关键词：通讯；逆变电源；LIPS；蓄电池：可靠性：分散供电

Abstract: this paper mainly introduces the present communication system in use a lot of UPS and a series of problems, this paper discusses a reliable and practical uninterrupted power supply to the realization of the; Modern communication technology in order to meet the increasing needs of the development of really realize network system of continuous, for the overwhelming majority of web design personnel to provide another choice.

Keywords: communication; Inverter power supply; LIPS; Battery: reliability: distributed power supply

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 引言

在现代通讯系统中的网络管理、监控中心、数据中心、计费系统及客户服务系统中。为确保数据存储、程序运行，网络优化的安全及设备运行的连续、稳定和可靠，无不用到交流不间断电源，即UPS，它己成为计算机网络系统的重要组成部分，获得了前所未有的高速发展和广泛应用。为信息化发展的进程。起到了保护神的作用。为了使UPS的输出供电更可靠、更安全，UPS出现了多种供电运行方式，如串联备份，并联备份，多机备份等。但是随着时间的推移，已配置在网上运行的uPS仍然存在着事故隐患。事故案例多见媒体，具体表现如下：

1、备份蓄电池不能及时供电，而造成系统中断。据有关资料显示，60％的UPS故障是因蓄电池的损坏引起的。

2、在雷雨天气或雷暴多发区，UPS即使有避雷措施，也不能保护负载安全，往往自身遭到雷击，系统损坏。

3、大、中型UPS均为集中输出，负载之间相互存在传导干扰，产生电磁兼容损害：若出现系统故障，造成所有负载运行中断。

2系统设计方案

众所周知，由交换机供应商配套的逆变电源已广泛应用于通讯系统的网管中心，到目前为止在网上运行非常可靠。因为它克服了UPS固有的缺陷。因此，在通讯系统大力推广逆变电源进行分散供电，具有十分重要的社会意义。笔者就此提供几项交流不间断电源设计方案，以供广大网络设计人员参考。

l、 对于已立项而即将或正在设计中通讯大楼，交流不间断可按以下两种方式选择：

第一种是把直流系统设计更多的富余，它既能承担交换设备和传输设备的直流供电，又能保持这些设备的网管、监控、数据系统的电脑服务器的交流不间断逆变供应。

第二种是在电力室或分散供电的各楼层电源室，设计成各楼层独立的分散式交流不间断电源系统，与通讯直流系统隔离，实现既能及时维护，又能及时扩容的网络不间断电源。

2、对于新建通讯大楼，新设计的直流电源有足够的富余容量，它适用于网管监控、数据中心、前台营业和客户服务系统。

3、对原有的通讯大楼，由于按当时的直流电源容量设计，有50％左右的富余，但是，近几年通讯业务的高速增长，富余的直流容量逐步减少，甚至有的大楼必须重新扩容，才能满足业务发展的需要，在通讯电源系统由于有自备的大楼的交流不间断，交流不间断电源采用DC／AC独立于通讯48V以外的不间断电源系统，适逆变模块，单元功能清晰，并应用了通讯电用于原有的大楼电源改造。源系统中固有的防雷电隔离装置，安全性能，实际上把独立的UPS 提高，给用户在使用中带来极大的便利。分散化了，表面上相同容量的电源与UPS相比造价会提高，但实际上无论是AC／DC模块，或DC／AC模块，国产技术已经成熟，与进口UPS整机相比，价格差异不大，但其可靠性远远超过几个数量级。在目前电网改造结束，市电稳定的情况下，DC／AC逆变模块带有市电旁路，按市电优先方式运行，那么AC／DC整流模块只要对蓄电池有充电能力，可以减少配置，整个系统的造价又会降低。

3可靠性分析

通过以上分散式、模块化结构设计，对于提高系统的可靠性和实用性，具有重大的经济效益和社会效益。首先，在整流部分，采用已成熟n+l模块化结构，安全性提高了100％，在蓄电池部分，采用一用一备方式连接，把蓄电池组按通讯48V结构安装，上架敞开排列，避免采用UPS电池组进行箱式安装。同时要定人定岗监控管理，进行定期充放电维护，而目前的阀控式铅酸蓄电池，只要有专人维护管理，使用寿命由原来的二年已提高到现在的三年，而部分品牌承诺可达四至六年(假冒伪劣电池除外)。改变了过去大型UPS系统蓄电池独立集中供电，维护人员不习惯开箱在线测试，而造成电池放空、掉电引起系统中断现象。其次，采用DC／AC逆变模块化分散结构，既能及时扩容，又会减少因故障发生掉电的波及面，与UPS集中供电的故障损，最后，在通讯电源系统由于有自备的48V电源，交流不间断电源采用DC／AC逆变模块，单元功能清晰，并应用了通讯电源系统中固有的防雷电隔离装置，安全性能提高，给用户在使用中带来极大的便利。