單相大功率逆變電源的設(shè)計與研究.pdf

1、當(dāng)電網(wǎng)負荷能力不足或停電時，單相大功率永磁汽油發(fā)電機能為大型農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品干燥與冷藏存儲、農(nóng)業(yè)灌溉以及設(shè)施農(nóng)業(yè)等規(guī)模化或集中式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提供電力保障。目前，單相大功率永磁汽油發(fā)電機的技術(shù)和市場都被日本、美國等國外公司所占據(jù)，存在產(chǎn)品價格高且后期維護困難等問題，而國產(chǎn)單相大功率電勵磁式柴油發(fā)電機由于體積大和質(zhì)量重又不便于移動作業(yè)，這些因素都限制了單相大功率發(fā)電機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。為了緩解目前的供需矛盾，進一步滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，需要對

2、國產(chǎn)單相大功率永磁汽油發(fā)電機進行研究。由于單相大功率永磁汽油發(fā)電機的技術(shù)核心在于單相大功率逆變電源，其設(shè)計性能優(yōu)劣在很大程度上會影響永磁汽油發(fā)電機的使用性能。因此，對單相大功率逆變電源的研究具有重要的工程價值和現(xiàn)實意義。
　　本文對用于永磁汽油發(fā)電機的容量10kVA的單相大功率逆變電源開展了設(shè)計與研究。采用交-直-交的逆變方式，將永磁汽油發(fā)電機輸出的三相中頻交流電通過三相整流并濾波后得到直流電壓，然后在以PIC18F23K20單片

3、機為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)控制下，利用全橋逆變電路和輸出濾波電路得到220V/50Hz的單相正弦交流電。
　　根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合理論分析，對該逆變電源硬件系統(tǒng)的各項參數(shù)進行了設(shè)計與計算，包括對直流側(cè)濾波電容的參數(shù)計算，輸出側(cè)LC濾波器的參數(shù)計算，電壓、電流和溫度采樣電路的設(shè)計；并在功率開關(guān)及其驅(qū)動設(shè)計上采用了模塊化集成電路以簡化硬件電路的結(jié)構(gòu)和提高逆變系統(tǒng)的工作性能。
　　為了獲得標(biāo)準(zhǔn)的正弦交流電壓，控制系統(tǒng)采用了SPWM（si

4、nusoidal pulse width modulation，SPWM）控制技術(shù)對功率開關(guān)管進行通斷控制；對參考正弦電壓進行離散化處理，然后制成表格存入單片機內(nèi)部以供查詢。在分析逆變電路數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，控制系統(tǒng)對逆變電源輸出電壓采用了閉環(huán)控制，通過采樣輸出電壓瞬時值，對SPWM的輸出占空比進行實時調(diào)節(jié)以保證輸出電壓的穩(wěn)定；利用MATLAB搭建了額定工況下的仿真模型，仿真分析結(jié)果表明，電壓瞬時值反饋控制能夠提高輸出電壓的波形質(zhì)量并達到