逆变器毕业设计成果
单相离网型逆变器的设计毕业设计
摘要节能和环保已成为当今世界的两大主题。
利用风能、太阳能发电是对两种最为理想、无污染的绿色再生资源的利用，目前已成为开发研究的重要方向。
风-光互补发电系统是一种将太阳能和风能转化为电能的发电系统。
逆变器是风光互补发电系统的关键设备，直接关系到供电质量和系统运行的可靠性。
这样，采用什么样的方法能使逆变器发出稳定的交流电给负载供电，是要解决的首要问题。
本文以理论分析为基础，通过对逆变器的控制策略的分析，设计单相离网型全桥逆变器，通过具体实验验证了设计的正确性。
首先，分析全桥逆变器的控制策略。
通过对SPWM单极性和双极性两种控制方式和工作过程的分析，分别对其采样方式和输出电压谐波进行了分析计算，论证了其谐波抑制特性，最终确定采用单极性全桥SPWM控制方式。
其次，根据设计要求和控制方式，给出了单相离网型逆变器的的主电路结构。
对逆变器的主功率部分进行了具体设计，设计了电路的驱动保护，通过建立了滤波器的数学模型，具体设计了低通LC滤波器，还设计了系统过流保护，过压欠压保护和过温保护。
使用模拟控制的方法，设计了逆变器的控制电路，驱动电路，实现了对逆变器主功率电路的控制，并且给出了各部分的实测波形和实验结果。
最后，分别计算了电感损耗中的磁芯损耗和电感线圈损耗。
功率开关器件损耗中考虑反并联二极管的影响,计算了IGBT的通态损耗，开通损耗和关断损耗。
关键词：SPWM；单极性；单相；逆变器AbstractEnergy-economizing and environmental protection have become the two major subject, nowadays. Wind and solar energy are best green non-polluting renewable resources, and related research has developed a major issue. Wind-optical hybrid generating system is a generating system that a solar and wind energy will be converted to electrical energy. Inverter is the key to wind-optical hybrid generating system, directly related to the reliability of the power quality and system operation. Then, it is the primary problem that what kind of approach will enable the inverter to the load of the AC power supply steadily. Based on a theoretical analysis and the analysis of the inverter control strategy, we design single-phase off-grid full-bridge inverter and verify the correctness of the design through specific experiments.First of all, it is analyzed that full-bridge inverter control strategy. By the analysis of control methods and work processes of unipolar and bipolar SPWM, we analyze and calculate, respectively, their sampling methods and the output voltage harmonic waves, demonstrate that the characteristics of the harmonic suppression, and ultimately determine the use of unipolar full-bridge SPWM control.Secondly, in accordance with design requirements and control methods, it was given off-grid single-phase inverter main circuit. It was designed concretely the main power part of inverter and over-current protection, over-voltage under-voltage protection and over-temperature protection circuit. Through the establishment of a mathematical model of output filters, we also designed concretely low-pass LC filter. With the use of analog control, we designed the inverter control circuit, driver circuit, achieved the control of the inverter main power circuit, gave the various parts of the measured waveform and the experimental results.Finally, we calculated inductance loss including the core loss and inductance coil loss. Taking into account the impact of anti-parallel diode to power switching devices loss, we calculated on-state loss and the opening loss and turn-off lose of the IGBT.Keywords: SPWM, unipolar, single-phase, inverter目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景、研究的目的及意义 (1)1.1.1 课题来源 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2国内外研究现状及分析 (2)1.2.1 光伏逆变器的要求 (2)1.2.2 光伏并网逆变器逆变电路的控制电路 (3)1.2.3 逆变器主电路功率器件的选择 (3)1.2.4 常用控制策略 (4)1.2.5 逆变装置的发展趋势及存在问题 (5)1.3论文主要研究内容 (6)第2章系统总体设计及控制方式 (7)2.1SPWM的控制方式 (7)2.2SPWM的采样方式 (8)2.2.1 单极性SPWM波形规则采样法 (8)2.2.2 双极性SPWM波形规则采样法 (9)2.3单极性调制工作过程 (9)2.4SPWM逆变器的输出电压谐波分析 (10)2.4.1 单极性调制SPWM波的谐波分析 (10)2.4.2 双极性调制SPWM波的谐波分析 (11)2.5本章小结 (12)第3章主功率电路的设计 (13)3.1LC输出滤波器参数设计 (13)3.2保护电路的设计 (17)3.2.1 IGBT的驱动与保护 (17)3.2.2 过流保护电路设计 (18)3.2.3 过压、欠压保护 (20)3.2.4 过温保护电路设计 (22)3.3本章小结 (24)第4章逆变器系统设计 (25)4.1逆变器总体设计 (25)4.2控制电路设计 (25)4.2.1 50Hz正弦波形信号发生器 (25)4.2.2 50Hz方波控制信号 (27)4.2.3 调制波的信号调理 (28)4.2.4 SPWM发生器 (30)4.3驱动电路设计 (32)4.3.1 自举电路设计 (32)4.3.2 驱动电路的设计 (33)4.4实验结果及分析 (34)4.5本章小结 (37)第5章逆变器的损耗 (38)5.1电感损耗 (38)5.1.1 电感磁芯中的功耗 (38)5.1.2 电感线圈中的功耗 (39)5.1.3 电感功耗估算 (41)5.2IGBT功率损耗 (41)5.2.1 功率损耗的组成 (41)5.2.2 通态损耗 (42)5.2.3 开通损耗 (43)5.2.4 关断损耗 (45)5.3本章小结 (46)结论 (47)参考文献 (48)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (52)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (52)致谢 (53)第1章绪论1.1 课题背景、研究的目的及意义1.1.1 课题来源本课题来自实验室科研项目。
单相逆变电源的毕业设计
漳州师范学院毕业论文（设计）基于PIC单片机单相SPWM逆变电源的设计The Design of Inverter Basing on PIC Microcontroller Single-phase SPWM姓名：林小章学号：080502230系别：物理与电子信息工程系专业：电子信息科学与技术年级： 2008级指导教师：黄成老师2011年12 月31日摘要本系统以单片机PIC16F877A为控制核心的单相全桥式电压型SPWM逆变电源。
系统主要由交流220V变压隔离成可调交流电，再整流变换成直流电，SPWM信号通过光耦隔离器控制由开关管MOEFET组成的逆变器件的工作状态，实现对输出的控制，即AC-DC-AC变换。
从而得到频率和幅度都可调的正弦交流电，后端再对电压、电流以及频率的采样，从而实现闭环的控制。
该逆变电源输出的正弦交流电精度高，性能稳定，实用价值高，在电力电子技术中应用广泛。
关键词：SPWM；逆变器；驱动电路；场效应管IRF840AbstractThis system is a single-phase full-bridge voltage-type inverter which is based on PIC16F877A microcontroller. It is mainly transformed from 220V AC to adjustable AC, then rectifies to DC. Signal SPWM controls the working status of the inverter device which consists of switch MOEFET through the photon coupled isolator. And this procedure achieves the control of the output. That is the AC-DC-AC conversion. Consequently, the sinusoidal alternating current whose frequency and amplitude are both adjustable comes into being. Later, the samples of voltage, current, and frequency are taken in order to control the closed-loop. The sinusoidal alternating current from this inverter is in possession of high accuracy, stable performance, and high practical utility. Thus, it is widely applied to power electronic technology.Key words:SPWM; inverter Driving; circuit；the field effect manage IRF840目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1. 引言........................................................................................ 错误！未定义书签。
智能逆变器的设计与制作毕业设计
毕业设计设计题目: 智能逆变器的设计与制作毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
车载逆变电源的设计及仿真毕业设计
目前市场上常见的车载逆变器按功率等级大致可以分为75W、100W、150W、300W、500W、800W、1000W、1500W、2000W、2500W等规格。车载逆变器的输入为汽车点烟器或蓄电池，一般汽车点烟器10A左右的电流，故点烟器输出的功率约为150W。对于功率等级小于150W的车载逆变器可以直接由点烟器供电，大于150W功率等级时需直接从车载蓄电池供电，否则会因过流烧毁汽车配件及保险丝。随着车上使用的电器种类增多，对车载逆变器的容量提出了更高的要求，小功率150W及以下规格的车载逆变器已经不能满足人们需求，中大功率的车载逆变器是今后的发展趋势。车载逆变器所带的负载通常为以下几类：第一类：整流性负载，如笔记本电脑、各种充电器、组合式音响、数码相机、打印机、游戏机、影碟机、移动DVD；第二类：电阻性负载，如小型电热器具，电热杯等；第三类：感性负载，车载冰箱、照明灯、电转等电动机型的电器。车载逆变器按输出电压波形主要可以分为两种：方波和正弦波。方波逆变结构简单，控制方便，但方波逆变输出电压谐波含量高，同时带负载能力较差且对使用电器寿命影响较大。随着负载增大，方波中包含的三次谐波分量使负载电流容性分量增加，严重时会损耗逆变器输出滤波电容。最初采用简易的多谐振荡器制作的车载方波逆变器，输出功率小，带负载能力差，已逐步被市场淘汰。近年来提出了准正弦波逆变(即修正正弦波)，可以带电阻和整流桥负载，满足了日常大部分电子产品的要求，效率较高，最高效率约为90％，价格适中，是当前市场的主流产品。但是准正弦波其本质是带死区时间的方波，仍然不能满足车载冰箱、日光灯、电风等感性负载的要求。一些精密的设备和感性负载类的电器必须要正弦波供电才能工作，否则，轻则电器设备不能正常工作，重则造成损坏用电设备或大大缩短车载逆变器的寿命。正弦波逆变，弥补了方波逆变的不足，适合任何类型的负载，但是控制相对复杂，效率较低，因此高效率正弦波车载逆变器日益成为一种需求。[2]综上所述，作为车载电源转换器，针对其特定的应用场合，必须具有满足以下几个方面的要求：
【系统】燕山大学毕业设计三相逆变器建模及控制系统设计
（a）可调度式光伏并网发电系统（b）不可调度式光伏并网发电系统
图1-1光伏并网系统按功能分类
从图中可以得出光伏并网逆变器是连接光伏发电系统和电网的唯一通道。并网逆变器运行状况将影响甚至决定整个系统是否够稳定、安全、可靠、高效运行。它是整个光伏发电系统的核心所在。
2、开关频率：20KHz
3、输出电压的谐波含量在5%以下
4、撰写论文1本（不少于2万字，字迹工整、语言流畅、图表规范），标准A0图纸一张
参
考
资
料
1、光伏发电并网与微网运行控制仿真研究杨文杰
2、微电网的建模、仿真及运行特性分析李旭光
3、A Wireless Controller to Enhance DynamicPerformance of Parallel Inverters inDistributed Generation SystemsJosep M. Guerrero
中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。但相对于蓬勃发展的世界光伏产业，中国光伏产业还处于起步阶段。光伏组件产量和安装容量仅为世界1%左右，相关配套设备的产业化进程也严重滞后于其他国 。国际上方兴未艾的光伏并网集成建筑，并网电站在国内还几乎是空白。因此，对光伏系统的研究必将成为光伏发电技术研究的重中之重。
SVPWM逆变器的设计与实现
1 绪论
1.1 引言
电力电子技术是以电力变换为主要研究内容的一门工程技术，对电能进行变换和控制 的目的是为了更方便、更为有效地使用电能，使电能更好地为人类服务。逆变技术就是电 力变换的一种基本类型。近年来[4]，随着电力电子技术的飞速发展以及随着各行各业控 制技术发展以及对操作性能要求的日益提高，有很多用电设备都不是直接通过交流电 网提供的交流电作为电能源，而需要通过各种形式对其进行变换，这里就要用到电力 电子技术方面的电力变换，包括整流、斩波、交流电力变换以及逆变技术等。这里包 括生活中常用的设备如充电器、各种形式的发电装置、电动机的变频调速器、高温设 备电源、电动机车、生物能发电、环保照明电源、有源滤波器、电源的无功补偿器等， 它们所使用的电能都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。通过 这一系列变换后获得的电能在很大程度上就可以减少电力电子装置对电网造成的谐波 污染，减少无功功率，提高电能利用率。 目前控制技术中的逆变技术已经渗透到国民经济的各个领域以及人们生活中 [2,4] ， 随着新理论、新器件、新技术的不断涌现，特别是与微电子技术的日益融合，电力电 子技术的应用领域也将不断地得以扩展。广泛应用于电力系统、交通运输、计算机与 家用电器、工业控制等民用领域和航空、航天、航海等国防领域，特别是随着石油、 煤和天然气等。随着能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视，逆 变技术作为利用新能源的关键技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能 源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电，并网逆变的基础则是有源逆变技 术。有效利用绿色能源也是可持续发展和构建社会主义和谐社会的内在要求，适应这 一发展要求，在国民经济建设和人民生活中，各种形式的逆变器将会得到越来越广泛 的应用，而与此相适应的新型控制算法也将应运而生。
逆变电源毕业设计(论文)
基于TL494逆变电源设计摘要本设计主要应用开关电源电路技术有关知识，涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，充分运用芯片TL494的固定频率脉冲宽度调制电路及场效应管（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点而组合设计的电路。
该逆变电源的主要组成部分为：DC/DC电路、输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路、DC/AC变换电路、振荡电路、全桥电路。
在工作时的持续输出功率为150W，具有工作正常指示灯、输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。
该电源的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。
关键词：过热保护，过压保护，集成电路，振荡频率，脉宽调制Inverter Power supply Design Based on TL494ABSTRACTThe design applying the switching power source circuit technology in connected. Relating with knowledge about what imitate integrated circuit、power source integrated circuit、power amplification integrated circuit and switching regulated voltage circuit on principle. Sufficient apply chip TL494 fixed-frequency pulse width modulation circuit and field effect transistor (N channel strengthen MOSFET) whose switch speed quick, nothing secondary Break down and hot stability good merit to design circuit. Owe the inverter main part ingredient by DC/DC circuit、importing the over-voltage crowbar circuit、exporting an over-voltage crowbar protect a circuit、overheat protective circuit、DC/AC shifts circuit、oscillating circuit and entire bridge circuit. Continuing for during the period of the job exports power functions such as being 150 W, having the regular guiding lights working, exporting an over-voltage crowbar, importing the over-voltage crowbar and overheat protective. The cost of manufacture being a power source of turn is comparatively cheap, the pragmatism is strong, and it has a function annex to the various portably type.KEY WORDS: over heat protective, over-voltage integrated circuit (IC), oscillating frequency, pulse width modulation (PWM).目录前言 (1)第1章简介 (3)1.1 概述 (3)第2章逆变电源原理与构成 (4)2.1 逆变电源的基本构成和原理 (4)2.1.1 逆变电源的基本构成和原理 (4)2.1.2 逆变电源的技术性能指标及主要特点 (7)2.2 逆变电源的主要元器件及其特性 (7)2.2.1 TL494电流模式PWM控制器 (7)2.2.2 场效应管 (11)2.2.3三极管 (12)第3章各部分支路电路设计及其参数计算 (13)3.1 各部分支路电路设计及其参数计算 (13)3.1.1 DC/DC变换电路 (13)3.1.2输入过压保护电路 (14)3.1.3输出过压保护电路 (15)3.1.4 DC/AC变换电路 (16)3.1.5 TL494芯片Ⅰ外围电路 (18)3.1.6 TL494芯片Ⅱ外围电路 (18)3.1.7逆变电源的整机电路原理图 (19)3.1.8电路的元件参数表 (19)第4章调试 (20)结论 (21)谢辞 (22)附录A整机原理图 (23)附录B元件参数表 (25)附录C 元件参数表 (26)附录D整机PCB板(两面) (27)参考文献 (29)外文资料翻译 (30)前言开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流—直流或直流—直流电能变换，通常称其为开关电源（Switched Mode Power Supply-SMPS）。
逆变电源毕业设计报告
直流恒流源的设计学生：曹江，电子信息学院指导教师：叶刚，电子信息学院1题目来源来自于2005年全国大学生电子设计大赛的F题。
2研究目的和意义众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，配合电位器来调整所要的电压及电流输出值，若要调整精确的电压或者电流输出，须使用精确的显示仪表来监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，而且还要当心漂移，使用起来非常不方便。
因此，如果设计出一种直流电源，它不仅具有良好的输出质量，而且还具有多功能以及一定的智能化，以精确的微机控制取代不精确的人为操作，在实验开始之前就对一些参数进行预设，这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。
下面我将分别从恒流源的应用和恒流源的发展历程两个方面来展开分析。
2.1 恒流源的应用2.1.1 在计量领域中的应用电流表的校验宜用恒流源。
校验时，将待校的电流表与标准电流表串接于恒流源电路中，调节恒流源的输出电流大小至被校表的满度值和零度值，检查各电流表指示是否正确。
在广泛应用的DDZ系列自动化仪表中，为避免传输线阻抗对电压信号的影响，其现场传输信号均以恒流给定器提供的 0-10mA(适用于DDZ-II系列自动化仪表)或4-20mA(适用于DDZ-III系列自动化仪表)直流电流作为统一的标准信号，便于对各种信号进行变换和运算，并使电气、数模之间的转换均能统一规定，有利于与气动仪表、数字仪表的配合使用。
在某些精密测量领域中，恒流源充当着不可替代的角色。
如给电桥供电、用电流电压法测电阻值等。
各种辉光放电光源：如光谱仪中的氢灯、氖灯，一旦被点燃，管内稀薄气体迅速电离。
由于电离过程的不稳定性并很有增强的倾向，放电管中的电流将随之上升。
因此，在灯管上加以恒定电压时，它是不稳定的，其电流值可能增大到使灯管损坏。
CVCF逆变器课程设计毕业设计(论文)
第0章引言本文提出了一种将重复控制与引入积分控制的极点配置相结合的混合型控制方案。
其中重复控制改善系统的稳态性能，极点配置改善系统的动态特性。
两种控制方式互为补充，可以同时实现高品质的动态响应和高质量的输出电压波形在电力电子装置中，以CVCF逆变器为核心的UPS得到了广泛的应用，对其输出波形主要的技术要求包括低的稳态总谐波畸变率（THD）和快速的动态响应，由于非线性负载、PWM调制过程中的死区和逆变器系统本身的弱阻尼性等因素的影响，采用一般的闭环PWM控制效果不理想。
本文以PID控制模块、RSM 模块,采用重复控制反馈改善系统的稳态性能，采用引入积分控制的极点配置改善系统的动态特性，实验结果表明，本方案可以同时实现高品质的稳态和动态特性。
第1章单相逆变器的概论1.1单项逆变器的基本原理逆变器通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。
它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成．单相恒压恒频率正弦波逆变器电源一般用在对电源质量要求很高的场合。
总的原理是直流经振荡电路产生脉动直流（开关管间断导通关闭）或交流电再通过变压器在次极感应出所需电压的交流电。
逆变器的工作原理：1.直流电可以通过震荡电路变为交流电2.得到的交流电再通过线圈升压（这时得到的是方形波的交流电）3.对得到的交流电进行整流得到正弦波逆变分有源逆变和无源逆变，本设计中为有源逆变。
1.2 单相逆变器主电路拓扑结构单相逆变器主电路主要有半桥式、全桥式、推挽式3种，拓扑结构如图1—1所示。
（1）半桥电路输出端的输出的电压波形幅值仅为直流母线电压值的一半，因此，电压利用率低；但在半桥电路中，可以利用两个大电容C1、C2会补偿不对称的波形，这是半桥电路的优点所在。
（2）全桥电路和推挽电路的电压利用率是一样的，均比半桥电路的利用率大1倍。
但全桥、推挽式电路都存在变压器直流不平衡的问题，需要采取措施解决。
（3）推挽电路主要优点是电压损失小，直流母线电压只有一个开关管的管压降损失；此外，两个开关管的驱动电路电源可以共用，驱动电路简单。
三相pwm电压型逆变器毕业设计正文
摘要近年来，一些清洁高效的能源，如太阳能，风能，地热，核能等得到了较为广泛的应用和关注，其发电系统产生的是直流电流和电压，而许多负载都使用交流电，因此需要通过逆变器把直流电变成交流电。
随着这些新能源发电系统的日益推广，逆变器的使用也越来越多。
如何获得高质量的电流成为研究的焦点。
由于对高频谐波的抑制效果明显好于L型滤波器，因此LCL滤波器在并网逆变器中应用越来越广泛，与传统的L滤波器相比，LCL滤波器可以降低电感量，提高系统动态性能，降低成本，在中大功率应用场合，其优势更为明显。
文章首先对PWM 逆变器的工作原理做了详细的介绍，并对基于LCL的滤波器，在ABC 静止坐标系，αβ静止坐标系和dq 旋转坐标系中建立了数学模型。
其次，文章讨论了LCL 滤波器的参数设计方法，给出了系统LCL 滤波器参数的设计步骤。
最后，在详细阐述各元件的取值原则与计算步骤的基础上，给出了设计实例，并对所设计的逆变器进行了仿真验证，结果表明，根据该方案设计的控制器参数能够使三相并网逆变器安全、可靠运行且具有较快的动态响应速度。
关键词：并网逆变器LCL滤波器有源阻尼无源阻尼，双闭环控制AbstractIn recent years, clean and efficient energy sources, such as solar energy, wind energy, geothermal energy, nuclear energy has been widely used and has gained widespread attention .The power system produce the DC current and voltage, and many are using the AC load, it need inverter into alternating current to direct current. With the increasing promotion of photovoltaic power generation systems, the use of inverters is more and more. How to get a high quality of the current becomes the focus of research.Because of the inhibitory effect of high frequency harmonics is better than L-type filter, the LCL filter grid inverter is widely applied, compared with the traditional L-filter, LCL filter can reduce the inductance improve the system dynamic performance, reduce costs, in the high-power applications, its advantages more apparent.This paper analyzes the high frequency PWM inverter principle, and then presents a three-phase ABC coordinates and dq coordinate system on the mathematical model of LCL-filter configuration.Secondly, the article discusses the LCL filter design parameters; parameters of the system are given LCL filter design steps.Finally, each component in detail the principles and calculation steps of the value based on the design example is given, and the design of the LCL filter simulation results show that, according to the design of the controller parameters can make three-phase inverter with safe, reliable operation and has a fast dynamic response speed.Key words: Grid-connected inverter，LCL filter，Active damping, passive damping，Double closed loop control目录摘要................................................. . (I)Abstract .............................................. .. (II)目录................................................ .. (IV)1. 绪论.............................................. . (1)1.1微电网的提出和发展 (1)1.1.1微电网提出的背景和研究意义 (1)1.1.2微电网的定义 (2)1.1.3国内外应用研究现状 (2)1.2 逆变器的研究现状 (3)1.2.1三相电压型PWM逆变器的产生背景 (3)1.2.2 PWM逆变器的研究现状 (4)1.2.3基于LCL滤波的PWM逆变器的研究现状 (6)2. PWM逆变器的原理及数学模型...................... (11)2.1并网逆变器的分类及拓扑结构 (11)2.1.1逆变器的作用 (11)2.1.2逆变器的分类 (11)2.1.3并网逆变器的拓扑结构 (12)2.2 逆变器的工作原理 (14)2.3 基于LCL滤波器的PWM逆变器数学模型 (16)2.4 锁相环节的工作原理 (22)2.5 逆变器的SPWM调制方式分析 (23)3. LCL滤波器和控制系统的设计 (27)3.1 LCL滤波器的参数设计 (27)3.1.1 L，LC，LCL滤波器的比较 (27)3.1.2 LCL滤波器的选定 (29)3.1.3 LCL滤波器数学模型及波特图分析 (29)3.1.4 LCL滤波器的谐振抑制方法 (33)3.1.5 滤波器参数变化对滤波性能的影响 (33)3.1.6 滤波器参数设计的约束条件 (34)3.1.7 滤波器参数的设计步骤 (35)3.2并网逆变器控制方案的确定 (35)3.2.1 基于无源阻尼的单电流环控制方案的设计 (37)3.2.2 基于双环控制网侧电感电流外环控制器的设计 (39)3.2.3 基于双环控制电容电流内环控制器的设计 (39)4. 系统参数设计及仿真验证............................. (41)4.1 系统参数设计 (41)4.2 有源阻尼双闭环控制仿真分析 (32)4.3 无源阻尼单环控制仿真分析.......。
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毕业设计成果（产品、作品、方案）设计题目: 智能逆变器的设计与制作二级学院航空电子电气工程学院专业航空电子信息技术班级航电1303班学号 201300023036姓名唐震指导老师宋烨二Ο一五年十二月二十日诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
尽我所知，除设计中特别加以标注的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
毕业设计作者签名：指导教师签名：年月日年月日目录摘要 (3)1. 设计任务和设计思路 (4)1.1 设计意义 (4)1.2 设计要求 (4)1.3 设计思路 (4)1.4 方案选择 (4)2. 硬件原理及其电路设计 (6)2.1 CC-PWM变换器的基本原理 (6)2.2 CC-PWM逆变器的数学模型 (7)2.3 CC-PWM逆变器的主要控制方法 (9)2.3.1 滞环电流控制方法 (9)2.3.2 线性电流控制方法 (9)2.3.3预测电流控制方法 (10)2.4 改进型CC-PWM滞环电流控制器设计 (11)2.4.1 正弦环宽滞环电流控制方案 (11)2.5 模糊变环宽滞电流控制方案 (11)2.6 模糊自整定PI控制器设计 (12)2.6.1 控制方案 (12)2.6.2 控制器设计 (13)2.7 基于神经网络的模糊推理自整定PI控制器设计 (13)2.7.1 控制方案 (14)2.7.2 控制器设计 (14)3.电路的制作 (15)3.1 元器件的选择 (15)3.1.1 GTR电力晶体管 (15)3.1.2 MOSFET (15)3.1.3 通态电阻 (15)3.1.4 热阻 (16)3.1.5 输入电容 (16)3.1.6栅极驱动电压 (16)3.2 元器件的焊接 (16)3.2.1 焊接要点 (16)3.2.2 注意事项 (17)3.3 电路调试 (17)3.3.1 检测各个参数点 (17)3.4成品展示 (18)设计总结 (19)参考文献 (20)摘要智能逆变器电流控制电压型（CC-PWM逆变器）由于他具有优良的系统动态响应特性，在许多工业领域中得到了广泛的应用。
经过查找各种资料以及生活中运用到的各类逆变器，基本能够确立出逆变器的基本原理、特征以及其研究进展，采用开关函数概念建立了CC-PWM 逆变器的数字模型，总结了目前存在的各种电流控制技术，并讨论分析、比较了他们的利弊所在。
通过仿真软件研究分析得出结论，第一：正弦环宽电流控制器。
其二：模糊变环宽滞环电流控制器；这两种改进的滞环电流控制方均能改善系统的动态响应性能，减小电流的跟踪误差。
深入探索了CC-PWM逆变器的线性电流控制策略，并提出了模糊自整定PI控制和基于神经网络的模糊推理自整定PI控制两种改进智型智能PI控制算法，充分利用其智能性。
这些基于智能控制的自整定PI控制算法能使得CC-PWM线性电流控制器的动态性能得到改善，仿真也能确定其正确性。
最后，目前应用越来越广泛的三电平逆变器的控制策略进行了简单的分析和研究，提出了一种可行的简化选择基本电压矢量的空间电压矢量PWM调制方法。
关键词：智能逆变器电流控制电压型，滞环控制，模糊控制，模糊神经网络控制，PI控制，三电平逆变器1. 设计任务和设计思路1.1 设计意义在逆变器的控制技术中，CC-PWM电流控制方法一直以来都是电力电子学的重要研究课题。
在近二十多年的时间里，人们十分重视对CC-PWM电流控制方法的研究。
对CC-PWM逆变器的研究主要是对其结构中包含的电流控制环的控制策略的研究。
1.2 设计要求智能逆变器的作用是在原有逆变器的基础上更加智能化，在原有逆变器的基础之上更加快捷实现AC-DC或者DC-AC，在安全方面，比原有的普通逆变器更加安全、可靠、操作简捷等优点。
1.3 设计思路设计任务--设计方案论证--单元电路设计--电路制作--电路调试--作品展示1.4 方案选择在CC-PWM电流控制方案中，滞环电流控制是应用的最经常、最广泛的一种控制方法。
这是一种非线性、闭环电流控制方法。
常用的一种电流闭环控制方法是滞环电流跟踪PWM（Current Hysteresis Band PWM ---- CHBPWM）控制，具有滞环电流跟踪PWM控制的PWM变压变频器A 相控制原理如图1.2所示。
图1.2 PWM变压变频器控制原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h。
将给定电流.Ia与输出电流Ia进行比较，电流偏差△Ia超过±h，经滞环控制器HBC控制你变器A相上桥臂的功率器件动作。
B、C二相的原理图均与此相同。
2. 硬件原理及其电路设计2.1 CC-PWM变换器的基本原理电流控制电压型PWM变换器的基本结构图如图1.3所示，它包括AD/DC 和DC/AC两种类型。
图1.3 PWM变换器基本结构图在上图中，Ia*，Ib*，Ic*表示三相电流参考信号，Ia，Ib，Ic表示通过三相负载的实际电流信号，Ea，Eb，Ec表示三相电流误差值，Sa，Sb，Sc表示逆变器的三相开关信号，Udc为逆变器直流端的电压。
由上图可知，CC-PWM变换器是由直流端，交流端、电压型功率变换器以及PWM电流控制器一起共同组成的。
PWM电流控制器的主要任务是控制交流端负载中流过的时间电流始终跟踪给定的参考电流信号指令，即PWM控制器将给定的电流信号的参考值与负载端的实际电流瞬时值进行比较，按照PWM电流控制器采用的控制算法进行计算，产生变换器功率器的开关控制信号,即Sa，Sb，Sc。
通过开关的动作使得没相的店里路的误差减小。
因此，PWM电流控制器的主要需要完成误差补偿和调制两项基本的任务。
通常来说，PWM变换器中的电压型功率变换器通常采用如下图所示桥式变换器结构，这是一种以开关方式工作的功率放大器。
如图，三相负载以R-L组合简化替代，Ea，Eb，Ec为三相反电势。
对下图来说，桥式变换器进行控制时，需要注意如下几点：图1.4 桥式变换器基本结构图调制过程电流脉动相间干扰电压矢量序列与电流脉动直流环节电压限制2.2 CC-PWM逆变器的数学模型典型的三相电压型PWM逆变器的图谱结构图如下图1.5所示。
在下图中Va，Vb，Vc是逆变器的交流端的三相输出相电压，S1-S6是六个产生输出开关信号的晶体管开关，例如：Sa代表S1和S4的组合。
逆变器每相中的两个开关不能同时导通和同时关断。
可做出如下定义：0 （S1关断）（i=1，2，3，4，5）（1-1）Si=1 （S1导通）由于在任意时刻，构成每相的两开关的状态不同，因而在式（1-1）中它们的取值也不相同。
故有下式成立：S1+S4=1Ude = S2+S5=1 (1-2)S3+S6=1定义开关函数（Sa，Sb，Sc）：0（ S1关断、S4导通）Sa= （1-3）1（ S1导通、S4关断）0（ S3关断、S6导通）Sb= (1-4)1（ S3导通、S6关断）0（ S5关断、S2导通）Sc= （1-5）1（ S5导通、S2关断）图1.5因此，逆变器的开关信号（Sa，Sb，Sc）可以产生8种状态。
表（2-1）列举了在开关组合状态下的逆变器的输出电压情况。
（2-1）2.3 CC-PWM逆变器的主要控制方法如今，存在这多种针对对于CC-PWM逆变器的电流控制方法，通常人们将它们分为线性电流控制和非线性电流控制两大类。
线性电流控制器通常采用常规的电压型变换器方式运行。
与非线性电流控制相比，线性电流控制器能清晰地分离成电流误差补偿和电压调制两大部分。
这样，我们就能方便、快捷有效的理由开环调制的优点。
一下是几种常见的CC-PWM电流控制方法。
2.3.1 滞环电流控制方法下图为CC-PWM逆变器的滞环电流控制器的基本结构图，该滞环比较器的环宽为2h。
由于这种控制器的结构简单、算法简单、实现简单，同时它也是最常见、应用的最广泛的一种CC-PWM电流控制方法。
图2.12.3.2 线性电流控制方法CC-PWM线性电流控制器可以分离成误差补偿和PWM调制两大部分。
在线性电流控制器中，谐波比较器是最基本、最常见的一种控制结构。
下图为它的基本结构图。
图2.2 线性电流控制器基本结构图这种控制器采用的是线性、闭环控制方法。
控制器中有3个独立的补偿电流误差的PI调节器，电流误差(Ea，Eb，Ec)通过PI控制器产生电压控制信号。
2.3.3预测电流控制方法预测电流控制是在斜坡比较控制的基础上，应用预测控制理论来根据电流无车和交流端的负载参数信息来预测输出PWM调制器的电压指令信号。
预测电流控制是一种线性、闭环控制策略。
图2.3 预测电流控制基本结构图上图为常见的CC-PWM预测电流控制器的结构图。
采用的是一种恒定开关频率算法。
在每个时刻采样，所以，在这种算法中，负载端的参数信息很重要，不可以忽略。
2.4 改进型CC-PWM滞环电流控制器设计2.4.1 正弦环宽滞环电流控制方案通常人们所说的滞环控制器是滞环宽大小不变的滞环控制器结构。
电流误差的上限和下线由下式由Ia来描述的，而且上、下限的定义在整个时间段里都是不变的。
而在正弦环宽控制器中，环宽是随时间变化且与参考电流的相位有关，因而，正弦环宽的上限和下限的计算方法会因参考电流幅值的正、负不同而需要采用不同计算公式。
假设给定的参考输入电流按照正弦规律变化（此步骤需要运用到示波器），即： Ivef=Im*sin(w0*t) （2-1）其中Im为电流的幅值，w0为角频率。
则有：滞环环宽的变化规律为：h=Hm*sin（w0*t）（2-2）其中Hm为滞环环宽变化的幅值。
构成滞环环宽变化范围的两正弦曲线可以表述为：I1=Iref+h=（Im+Hm）*sin（w0*t）（2-3）I2=Iref+h=（Im-Hm）*sin（w0*t）根据参考电流的正、负极性的不同，电流的上限和下限分别为：当Ivef≥0时，Iu=I1，I1=I2 （2-4）当Ivef <0时, In=I2，I1=I1 （2-5）测出波形如下（改图为仿真效果图）：图2.4 滞环宽带仿真效果图2.5 模糊变环宽滞电流控制方案3.1节所提出的正弦环宽滞环电流控制器实际上是变环宽滞环控制器结构的一种简单实现形式。
在实际生活中，这中方法是有误差的。
因此，3.2节提出了一种模糊变环宽滞环电流控制器结构，在该结构中，根据电流误差的大小和它变化的方向在适当的时候减小滞环环宽，以避免误差电流超出滞环环宽的情况发生，从而改善它系统的动态性能指标。
具体设计思路如下：图2.5该控制器是一个两输入一单输出的模糊控制器，输入的是电流误差和电流误差的变化，输出是滞环环宽的变化滞△h。
2.6 模糊自整定PI控制器设计2.6.1 控制方案此时假设PI参数Kp、Kt的校正算法采用模糊校正控制算法，则该控制器就成模糊逻辑自整定PI电流控制器了。