2017全国电子设计大赛一等奖论文三相逆变微电网并联
面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制_王吉彪
２ 电 压 补 偿 并 网 逆 变 器 建 模 与 分 析
逆变器状态方程为：
烄熿ＬｆｄｉｄｔＬａ燄
熿ｕｃｆａ燄
熿ＲＣｆ
ｄｕｃｆａ燄 ｄｔ
熿ｕＡ －ｕＮ燄
ＬｆｄｉｄｔＬｂ ＋ ｕｃｆｂ ＋ ＲＣｆｄｕｄｔｃｆｂ ＝ ｕＢ －ｕＮ
燀ＬｆｄｄｉｔＬｃ燅 燀ｕｃｆｃ燅 燀ＲＣｆｄｕｄｔｃｆｃ燅 燀ｕＣ －ｕＮ燅
由开关周期平均法 可 ［２１］ 得：
烄 Ｌｆ
ｄ〈ｉＬ〉Ｔｓ ｄｔ
＝ 〈ＳＵｄｃ〉Ｔｓ
－
〈ｕｃｆ〉Ｔｓ
－ＲＣｆｄ〈ｕｄｔｃｆ〉Ｔｓ
微网储能逆变器并联下的零序环流控制
近年，雾霾、沙尘暴、地震等恶劣环境问题日 益加剧，且传统电网安全稳定问题日益突出，为 了解决这些问题，智能微电网应运而生。
针对不同的微网结构框架，微电网采用的控 制策略也不尽相同，目前对于含多台分布式电源 的微电网系统来说，一般地，微电网的控制策略 大体上可分为 3 种：基于主从控制的集中控制策 略、基于即插即用的对等控制策略和基于智能管 理的分层控制策略［1］。在采用对等控制策略时， 微电网孤岛运行频率并不等于并网频率，两种运 行模式间的无缝切换问题更为突出，且多个微源 在协调微电网电压和频率时很容易产生环流［2］。
电气传动 2017 年 第 47 卷 第 3 期
其进行抑制［6-7］。目前，抑制环流的方法大致分为 硬件抑制法和软件抑制法，硬件抑制最基本的方 法是通过硬件来阻断环流通路［8-9］，这种方法可以 完全消除环流，但会增加系统的成本及体积，减 小系统灵活性。并联逆变器环流抑制的软件方 法主要有下垂系数调整法、虚拟阻抗法、谐波注入法 等［10-11］。目前研究最多的环流控制方法是各并联 模块采取独立调节方式，以自身的零序电流为反 馈量调节零序电压，从而进行环流抑制［12］。本文 采用主从控制，并将 2 台共直流母线的储能逆变 器并联，实现微网在并网时采用电流控制，离网 时采用 V/f 控制，通过调整变换器输出电压初相角 为切换时刻电网电压相位实现并网到离网的无 缝切换，通过逐步调整变换器电压使其跟随电网 电压实现离网到并网的无缝切换。并采取改进 的环流抑制方法有效地抑制了并联储能逆变器 中出现的环流。
circulating current between paralleled inverters. Key words: microgrid；improved master-slave control strategy；parallel three-phase voltage converters；zero-
微电网逆变器并联控制策略研究
ＳＨ Ａ Ｏ Ｍ ｉｎｇ—ｑｉａｎｇ （Ｚｈｅｉｉａｎｇ ｚｈｅｎｅｎｇ Ｊｉａｘｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ． Ｌｔｄ．，Ｊｉａｘｉｎｇ ３１４０００，Ｃｈｉｎａ）
３０４
电 力 与 能 源
第 ３７卷第 ３期
２０１６年 ６月
微 电 网逆 变 器 并 联 控 制 策略 研 究
邵 明 强
（浙 江 浙 能 集 团嘉 兴 发 电 有 限 公 ，浙 江 嘉 兴 ３１４０００）
摘 要 ：随 着 电 力 电子 技 术 的 日益 发 展 ，基 于 逆 变 器 的 分 布 式 发 电 得 到 了 大 规 模 应 用 。多 模 块 并 联 运 行 以 扩 大 电 源 容 量 是 当 今 电 源 变 换 技 术 发 展 的 重 要 方 向 之 一 ，大 大 提 高 了 系 统 的 灵 活 性 和 可 靠 性 。 但 同 时 ，多 台 逆 变 器 的 并 联 系 统 也 存 在 着 一 些 问题 亟 待 解 决 。介 绍 和 分 析 了针 对 并 联 逆 变 器 间 负 荷 均 分 问 题 ，并 提 出 了 带 有 虚 拟 阻 抗 的下 垂 控 制 方 式 的控 制 策 略 。首 先 介 绍 了 当 今 常 用 的 主要 逆 变 器 并 联 控 制 技 术 ，其 中 下 垂 控 制 的 无 互 连 线 控 制技 术 具 有 明显 的优 势 和 发 展 潜 力 。然 后 介 绍 了两 台 逆 变 器 的 并 联 系 统 ，并 从 理 论 和 仿 真 中引 出 了 由 于各 逆 变器 间 的 参 数 差 异 而 产 生 环 流 的 问题 。 接 着 介 绍 了下 垂 控 制 与 虚 拟 阻 抗 控 制 策 略 ，以解 决 由于 环 流 造 成 的负 载 功 率 不 均 分 问 题 。最 后 ，在 ｓｉｍｕｌｉｎｋ中 进 行 了 仿 真 中 ，得 出 了 加 入 虚 拟 阻 抗 控 制 后 的 下 垂 控 制 方 式 ，在 工 频 和 高 频 情 况 下 ，都 能 很 好 地 做 到 功 率 均 分 ，且 改善 输 出 电压 的波 形 畸 变 ，验 证 了 结 论 的 正 确 性 。 关 键 词 ：微 电 网 ；电 力 电子 技 术 ；逆 变 器 并 联 控 制 技 术 ；下 垂 控 制 策 略 ；虚 拟 阻抗 控 制 策 略 作 者 简 介 ：邵 明 强 （１９７５），男 ，助 理 工 程 师 ，从 事 发 电企 业 运 行 工 作 。 中图 分 类 号 ：ＴＭ４６４ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：２０９５～ ｌ２５６（２０１６）０３—０３０４— ０４
2017电赛微电网模拟系统方案
微电网模拟系统-参考论文--by电子狂牛中文简要本文论述是一种采用STC15F2K60S2单片机为核心的SPWM逆变电源，单片机通过自然数查表法控制内部的3路硬件PWM模块生成SPWM脉冲信号，采用双极性调制方案驱动三相全桥逆变电路，输出经LC低通滤波器滤波，最后在负载上得到稳定的正弦波交流电。
其正弦波输出频率由单片机内部程序控制调节。
另外本系统外接按键，按键能设定开始与停止。
关键词：SPWM，双极性调制，三相逆变，STC单片机Design of a Single-phase Inverter Power SupplyAbstractThis article discusses a use PIC16F1937 microcontroller core of SPWM inverter, two internal microcontroller hardware PWM module generates SPWM pulse signal modulation scheme bipolar drive three-phase full-bridge inverter circuit controlled by a natural number look-up table, Output by the LC low-pass filter, and finally get a stable sine wave AC to the load. Its sine wave output frequency is adjusted by program control MCU. In addition the system external buttons and LCD screen, power button can be set to start and stop, the LCD screen can display real-time input voltage and output current, output sine wave frequency, so that the security and stability of the system has been greatly improved.Key words: SPWM, bipolar modulation, phase inverter, PIC microcontroller目录前言 (5)1.1 研究目的及要求 (5)1.2 相关研究现状及前景 (5)1.3内容章节概述 (6)系统分析 (7)2.1 逆变器的基本概念与工作原理 (7)2.1.1正弦波逆变器的电路构成 (7)2.1.2常用的逆变器调压方法： (7)2．2逆变器的基本类型 (7)2．3 PWM控制技术 (8)3．1总体原理图 (11)3．2电路原理图 (12)3．2．1单片机的选择 (12)3．2．2 滤波电路 (12)3 ．2．5 场效应管的选择 (13)3．3小结 (14)4 程序设计 (15)4．1 程序选择说明 (15)4．2 SPWM查表 (15)5.1 系统仿真 (18)5.2实物照片 (19)5．2单片机输出波形测试 (19)5．2．1测试仪器 (19)5.1 示波器 (20)5．2．2测试方法 (20)5．2．3测试结果 (20)5．4测试结论 (21)6总结 (22)6.1 结论总结 (22)附录： (23)程序代码 (23)前言1.1 研究目的及要求掌握正弦波逆变器的电路的组成，重点明白其中中各元器件的原理及用处，对正弦波逆变电路在电阻负载、电阻电感负载是的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
2017年全国大学生电子设计竞赛 微电网模拟系统(A题)
float Ud,regesister;
ERR[0] = referenceInput-measuredOutput ;
Ui[0]=Ui[1]+ERR[0]*pidCoefficients[1];
Ud=(ERR[0]-ERR[1])*pidCoefficients[2];
regesister= ERR[0]*pidCoefficients[0]
滤波电感采用4股0.5mm的铜线绕制，降低电流密度以减小铜损耗。工作磁通设置到较低的值，减小磁芯的涡流和磁滞损耗。
2
当两台逆变器同时运行时，要求逆变器1和逆变器2能共同向负载输出功率，使负载线电流有效值 达到3A，频率 为50Hz±0.2Hz。即要求通向负载输出恒流，可以不考虑逆变器输出电压。则只需检测电流，通过具体的单片机的控制使输出达到设计要求。
float Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{
float temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=Get_Adc(ch);
}
temp_val=(temp_val/times)*(3.3/4096);
return temp_val;
方案一：晶体管三相桥式逆变器
逆变器采用120°导通型的工作方式对换流的安全有利，但晶体管的利用率较低，用于控制120°导通型逆变器的导通角控制电路可采用硬件方式自动产生控制信号；也可采用微处理器的并行接口通过软件方式产生控制信号。
方案二：晶闸管构成的三相桥式逆变器
180°导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠的换流，由于逆变器的输入是直流电源，一般晶闸管不能通过控制门极电压将它关断换流，因此必须采用强迫换流的方法。
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.......。
微网中三相逆变器类功率下垂控制和并联系统小信号建模与分析_张纯江
第 27 卷第 1 期
张纯江 等
微网中三相逆变器类功率下垂控制和并联系统小信号建模与分析
33
势 [1] 。无互联线并联控制方式分为基于电力线通信 传统下 的控制方式和基于下垂特性的控制方式 [2-4] 。 垂控制的功率分析中用到了公共节点的电压，并由 而微电网中微电源相距 此推导了下垂控制方式 [5-9] ， 很远，反馈信号传输距离的限制不可能测到真正公 共节点上的电压，所以系统中的均流控制器不可能 准确地实现下垂控制算法。本文根据微电网孤岛运 行时并联系统的特点，提出以逆变器输出端电压为 观测量，从新的角度分析了并联系统的功率理论， 并由此给出了“类功率”下垂控制算法。建立了三 相逆变器并联系统 dq 坐标系下的小信号数学模型， 通过数学模型建立系统传递函数，依据自动控制原 理分析下垂参数的变化对三相逆变器并联系统稳定 性的影响，为并联系统的动静态性能分析和参数设 计提供了理论依据 。
( R rl ) B ( X xl ) A a A2 B 2 XB RA b A2 B 2 c RB XA A2 B 2 d ( R rl ) A ( X xl ) B A2 B 2
（ 5）
A Quasi-Power Droop Control of Three-Phase Inverters and Small Signal Modeling and Analysis of Parallel System in Micro-Grid
Zhang Chunjiang Wang Xiaohuan Xue Haifen Kan Zhizhong 066004 Wu Weiyang （ Key Lab of Power Electronics for Energy Conservation and Motor Drive of Hebei Province Yanshan University Abstract QinHuangdao China）
多功能并网逆变器及在微电网中应用论文
多功能并网逆变器及在微电网中应用论文摘要：在分析多功能并网逆变器设计原理的基础上，将其应用到微电网中，可以有效改善微电网电能质量，并且对PCC和配电网之间的潮流有着一定的调节作用，在某种情况下，可以为配电网提供无功、有功功率，具有广阔的应用前景。
多功能并网逆变器不仅可以完成常规并网逆变器实现可再生能源并网的基本功能，还可以复合治理电能质量问题，显著提高了并网逆变器的性价比、减小了系统体积、降低了系统成本，特别适合在微电网与分布式发电系统中应用。
一、多功能并网逆变器的设计原理并网逆变器是分布式电源（DG）向微电网馈送有功电能的核心装置，一般均是借助脉宽调制（PWM）电流源予以控制。
如果不采取对策，就会增大微电网中注入的高频电流，对微电网电能质量产生影响。
而并联型有源电力滤波器（APF）可以为系统提供无功电能与反向注入谐波，进而解决了谐波电流、无功电流补偿、三相电流不平衡等问题。
并网逆变器与APF在功能上具有互补性，在结构与控制手段方面也存在着一定的相似度。
通过有关研究表明，在APF直流侧电压大于额定电压的时候，APF 就会向补偿侧注入一定的有功能量，有效减小直流侧电压。
也就是说，DG在电力电子变化的基础上，以直流形式接入APF直流侧之后，借助提高直流侧电压的方式，将直流侧电能注入微电网当中。
在此理论的支持下，单相多功能并网逆变器（MFGCI）具有了双重功能的可行性。
二、多功能并网逆变器的微电网拓扑一个含有一台多功能并网逆变器与n台DG的微电网如图1所示。
整个微电网系统主要是由多功能并网逆变器、配电网、负荷、DG 组成。
系统中DG可以是风力发电机网侧变流器、光伏并网逆变器等。
在第i台DG机端具有三项平衡负荷Li，并且在输电线路的连接下，接到了公共连接点（PCC）。
一般而言，PCC负荷主要包括三种：不平衡负荷、三相平衡负荷、整流非线性负荷；配电网系统主要是三相四线制系统，其电感为Ls，在输电线路的连接下，通过开关接到了PCC上；多功能并网逆变器主要挂在PCC上。
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微电网模拟系统设计报告题目：微电网模拟系统摘要本文针对微电网模拟系统研究背景，设计了可编程逻辑器件FPGA为控制核心的两个三相逆变器系统。
本系统的硬件主要由逆变主电路系统和FPGA控制电路系统构成，包括FPGA控制电路、CC2640的AD采样电路、三相逆变驱动电路、互感器电路、辅助电源电路、调压整流电路、滤波及缓冲电路等。
由FPGA控制电路输出六路PWM信号(PWM1-PWM6)来控制逆变器的MOS管通断，通过电流电压互感器对输出进行反馈，再经A/D转换器进行采样，传给FPGA控制电路来调节输出，构成闭环控制系统。
本系统软件设计是利用Verilog HDL的FPGA逻辑门、IP核、时钟(DMC)等资源生成SPWM模块、并行通信模块结合TI的CC260的A/D 采集和显示模块。
最后，将软硬件系统联合调试，经验证，软硬件都达到预期目标，实际效果较好。
关键字：微电网模拟系统；FPGA可编程逻辑；三相逆变；SPWM模块目录1方案论证 (1)1.1主控单元的比较与选择 (1)1.2SPWM模块的比较与选择 (1)1.3驱动模块的比较与选择 (1)1.4方案描述 (2)2理论分析与计算 (2)2.1逆变器提高效率的方法 (2)2.2运行模式控制策略 (3)3电路与程序设计 (3)3.1逆变器主电路与器件选择 (3)3.1.1总体系统电路 (4)3.1.2逆变电路 (4)3.1.3滤波电路 (4)3.2控制电路与控制程序 (5)3.2.1控制电路............................................................................ 错误!未定义书签。
3.2.2控制程序 (5)4测试方案与测试结果 (5)4.1测试方案及测试条件.................................................................... 错误!未定义书签。
4.2测试结果 (6)4.3测试结果分析 (6)5总结 (6)参考文献 (6)附件 (7)附1：元器件明细表 (7)附2：仪器设备清单 (7)附3：电路图图纸 (8)附4：PCB图 (9)附6：程序清单 (10)方案论证1.1主控单元的比较与选择方案一：采用数字信号处理器DSP。
传统基于DSP的逆变控制的设计虽然在计算的复杂度和软件的灵活性上有一定优势，但是程序为顺序运行从而导致逆变器控制算法在计算速度上受到很大的限制。
方案二：采用可编程逻辑器件FPGA。
基于FPGA的逆变器的并行特点使其非常适合产生SPWM，从而在速度上占很大的优势，适合本题目要求。
综上所述，选择方案二。
1.2SPWM模块的比较与选择方案一：采用比较器对正弦波和三角波进行比较得到PWM波，然后送入驱动电路放大再驱动MOSFET。
但该方案受运放参数影响较大，调试困难。
方案二：运用可编程逻辑器件FPGA产生PWM通过正弦值查表法来产生SPWM。
该方案实现简单，有较强的抗干扰能力。
综上所述，选择方案二。
1.3驱动模块的比较与选择方案一：采用专用驱动芯片IRS2186搭建驱动电路。
驱动芯片配合外围电路完成，该方法优点是系统的集成度高，有良好的过载和短路保护功能。
方案二：采用分立元器件搭建驱动电路。
电路中选用高速开关管8050和8550，其反应速度可以达到微秒级，可以避免信号在传输过程中的累加延迟，有利于减少输出波形的失真度。
但电路较复杂化，需要额外搭建保护电路。
综上所述，选择方案一。
1.4 方案描述本设计的整体方案主要有FPGA 控制模块，SPWM 模块，驱动模块，A/D 采样模块，OLED 显示模块和并行通信模块组成。
图1 总体系统方案框架图理论分析与计算2.1 逆变器提高效率的方法逆变器效率提升技术主要集中在两个方面：结构和器件等硬件；控制及调制策略。
结构及器件上的改进，采用软开关技术通过谐振电路，实现功率器件在零电压状态下开通或者关断，从而有效减小换流时MOS 管的开关损耗，达到提升逆变器效率的目的。
控制策略的改进，采用电压空间矢量脉宽调制技术通过三相交流电压综合在一起，通过对称排列方式，可获得减小MOS 管开关次数的效果，从而能够进一步减小逆变器功率器件的开关损耗。
FPGA可编程逻辑主控 CC2640 低功耗MCU并行通信 三相全桥 逆变电路MOS驱动电路 LC 滤波器 按键设置 显示模块滤波电路 输入输出2.2运行模式控制策略本设计三相逆变器有单独工作模式和并联工作模式。
通过分析逆变电源并联基础模型，采样一种基于FPGA的无互连线复合控制方案。
双闭环反馈控制中，设K v，K vf为电压环的比例系数和反馈系数，K c，K cf为电流调节器的比例系数和反馈系数，U ref为参考的指令电压。
忽略参数r的影响，经过环路分析，设K=K c K v K pwm，可推导出系统传递函数为：P(s)=U c(s)U ref(s)=KLC s2+K c K cf K pwm C s+KK vf+1（公式1）故空载时逆变系统的幅值静差：1−|U c(s)U ref(s)|=1−K√(KK v+1−LC w2)2+(K c K f K pwm C s+KK vf+1)2（公式2）可见，系统的静差可随K v，K vf和K c，K cf的增大而不断减小。
基于内模原理的重复控制技术，对于给定或具有重复性干扰的系统具有较好的控制效果，有效降低并联电流波形的 THD。
结合双闭环和重复控制的并联波形控制方法，解决并联逆变电源的功率分配问题，不用模式切换即可方便地并联使用。
电路与程序设计3.1逆变器主电路与器件选择本系统器件选择FPGA主控，LC滤波电路，全桥AOTF298L芯片，电压电流互感器，OLED显示屏，以及薄膜按键。
3.1.1 总体系统电路图2 总体系统电路图3.1.2 逆变电路逆变电路的设计采用全控型MOSFET 三相桥式逆变电路。
由FPGA 控制器产生SPWM 到IRS2186芯片搭建的驱动电路，驱动电路控制MOSFET 管的通断，逆变输出经过低通滤波器将SPWM 波形变换成较稳定的正弦波电压。
在此电路中存在布线电感，在开关器件关断的过程中容易出现过尖峰电压，严重时会损坏开关器件，因此需要设置保护电路来抑制尖峰电压，而且设置瞬态电压抑制器和快速二极管组成的钳位电路可将MOSFET 关断过程产生的尖峰电压限制在安全范围内，同时可以减少开关损耗。
逆变电路图如下：图3 逆变电路图3.1.3 滤波电路滤波电路的设计在逆变器的输出中含有逆变器开关频率和开关频率整数倍附近的谐波，如果不滤除这些高频谐波，将会给电路带来谐波污染。
因此本设计选择LC 滤波电路。
逆变全桥输出的是200KHz 的SPWM 方波，基波为工频50Hz ，还含有低次和高次谐波，其中幅值最大的是200KHz 的谐波。
在实际应用中，忽略电感对负载的分压作用及电容对负载的分流作用，并考虑变压器的电感，经计算及实验调整后，取L =100u H ，C=4.7uF/100V 。
FPGA主控制器 三相 SPWM IRS2186 驱动电路 三相逆变 滤波输出3.2 控制电路与控制程序本系统采用FPGA 和CC2640联合控制方案，能更好的实现均流和任意比例电流输出，达到较好并联的效果。
(控制电路见附录)3.2.1 控制程序图 4 主程序程序流程图3.3 测试方案与测试结果第一步：将四通道示波器的三个探针接在单片机输出PWM 的引脚； 第二步：记录输出三相波形数据；第三步：改变单片机输出SPWM 的频率，返回第一步操作，直到调出50HZ 的SPWM 波测试完。
开始装载正弦值按键？S PWM 输出 结束调幅调频3.4测试结果图 5 三相输出波形图3.5测试结果分析结果分析由数据表明，三相逆变电源输出每路相位相差120度的频率可调的正弦波，电压有效值24V，电流最大输出3A。
基本实现所有功能，满足题目要求。
总结通过比赛，大大提高了我们的创新精神，动手能力，团队协作和竞争意识。
充分发挥团队合作精神，工作进展很顺利。
我们在比赛中做到精益求精，在完成基本功能之后，又向发挥部分进发，最后完成了所有的基本功能和发挥部分，较好的达到了题目要求的各项指标。
参考文献[1]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，2003[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006[3]李练兵，光伏发电并网逆变技术：化学工业出版社，2016[4]路秋生，中大功率开关变换器：机械工业出版社，2017附件附1：元器件明细表附2：仪器设备清单附3：电路图图纸附图 1 过压保护电路图附图 2 主控制电路图附4：PCB图附图 3 主控板PCB正面图附图 4 主控板PCB背面图附6：程序清单FPGA代码：module sanxiangA(clk,ah,al,bh,bl,ch,cl,hafeh,hafel,led,key_in,key_in1,key_out,data_in,control_jk,din,sclk,sync,enable,ldac,v_back,flag_out,flag_in);input clk;//输入时钟50Minput[1:0] data_in;input v_back;//电压采样反馈input[4:0] key_in1;//映射按键key[4]是并联控制信号input[4:0] key_in; //按键输入output[4:0] key_out; //按键输出wire[4:0] key_out;//assign key_out[3:0]=key_in[3:0];assign key_out[4]=key_temp;reg key_temp;output control_jk;//并联继电器控制reg control_jk=0;//0为继电器断开input flag_in;output flag_out;wire flag_out;assign flag_out=flag_a;output hafeh;//50%pwm高管output hafel;//50%pwm低管output[3:0] led;parameter[25:0] pwm_timer_full = 26'd1000;//pwm总计数1000次即1000档reg[9:0] pwm_timer_high = 10'd450;//pwm最高档位不应大于pwm_timer_full 用于调幅reg[9:0] pwm_hold_a = 10'd10;//pwm高电平所用计数数量reg[9:0] pwm_hold_b = 10'd10;//pwm高电平所用计数数量reg[9:0] pwm_hold_c = 10'd10;//pwm高电平所用计数数量reg[25:0] count_pwm_count_a=26'd0;//a通道的pwm计数reg[25:0] count_pwm_count_b=26'd0;//b通道的pwm计数reg[25:0] count_pwm_count_c=26'd0;//c通道的pwm计数parameter[25:0] spwm_timer_1hz = 26'd25_000;//spwm计数计数值为25’d24_999_999时为1HZ 实质为半周期reg[7:0] spwm_f = 8'd50;//spwm频率reg[25:0] count_spwm = 26'd49_999;//spwm计数即一周期pwm波的总数量用于设置spwm 波的频率最大为25’d24_999_999 且count_spwm= spwm_timer_1hz / spwm_freg[25:0] count=26'd0;reg[3:0] led;reg flag=0;//为0时是单通道为1时为并联reg flag_a=1;//为1时为上半波为0时为下班波reg flag_b=1;reg flag_c=1;reg[25:0] data_tatol=26'd500;//总数据量reg[15:0] datax[0:500];//偏转值数据库always@(posedge clk)beginchannel<=D;count_spwm<=spwm_timer_1hz/spwm_f;if(flag_a==1)beginpwm_hold_a<=10'd500+(datax[count_pwm_count_a*data_tatol/count_spwm]*pwm_timer_hig h/pwm_timer_full); endif(flag_b==1)beginpwm_hold_b<=10'd500+(datax[count_pwm_count_b*data_tatol/count_spwm]*pwm_timer_hig h/pwm_timer_full); endif(flag_c==1)beginpwm_hold_c<=10'd500+(datax[count_pwm_count_c*data_tatol/count_spwm]*pwm_timer_high /pwm_timer_full); endif(flag_a==0)beginpwm_hold_a<=10'd500-(datax[count_pwm_count_a*data_tatol/count_spwm]*pwm_timer_high /pwm_timer_full); endif(flag_b==0)beginpwm_hold_b<=10'd500-(datax[count_pwm_count_b*data_tatol/count_spwm]*pwm_timer_high /pwm_timer_full); endif(flag_c==0)beginpwm_hold_c<=10'd500-(datax[count_pwm_count_c*data_tatol/count_spwm]*pwm_timer_high /pwm_timer_full); endled<=4'b1110;count<=count+26'd1;if(count==26'd1) begin ah<=1;bh<=1;ch<=1;al<=0;bl<=0;cl<=0; endif(count==pwm_hold_a) begin ah<=0; endif(count==pwm_hold_b) begin bh<=0; endif(count==pwm_hold_c) begin ch<=0; endif((count==pwm_hold_a+10'd5)&(pwm_hold_a<pwm_timer_full-10'd5)) begin al<=1; endif((count==pwm_hold_b+10'd5)&(pwm_hold_a<pwm_timer_full-10'd5)) begin bl<=1; endif((count==pwm_hold_c+10'd5)&(pwm_hold_a<pwm_timer_full-10'd5)) begin cl<=1; endif(count==pwm_timer_full-10'd5) begin al<=0;bl<=0;cl<=0; endif(count==pwm_timer_full) begin count<=26'd0;key_temp<=1;else begin pwm_timer_high<=pwm_timer_high-10'd1; end end //反馈电压监控count_pwm_count_a<=count_pwm_count_a+26'd1;count_pwm_count_b<=count_pwm_count_b+26'd1;count_pwm_count_c<=count_pwm_count_c+26'd1;endif(pwm_hold_a==0) begin ah<=0; endif(pwm_hold_b==0) begin bh<=0; endif(pwm_hold_c==0) begin ch<=0; endif((count_pwm_count_a>count_spwm)&&(count==26'd0)) begincount_pwm_count_a<=8'd0;flag_a<=~flag_a;key_temp<=0; endif((count_pwm_count_a==count_spwm*2/3)&&(count==26'd0)) begincount_pwm_count_b<=8'd0;flag_b<=~flag_b;endif((count_pwm_count_b==count_spwm*2/3)&&(count==26'd0)) begincount_pwm_count_c<=8'd0;flag_c<=~flag_c;end/*以下为按键监控*/if ( flag_key[0] )begin if(spwm_f>=8'd100)begin spwm_f<=8'd100; end else beginspwm_f<=spwm_f+8'd1; end endif ( flag_key[1] )begin if(spwm_f<=8'd0) begin spwm_f<=8'd0; end else beginspwm_f<=spwm_f-8'd1; end end//if ( flag_key[2] )begin if(data>=16'h3998)begin data<=16'h3998; end else begindata<=data+16'd1; end end//if ( flag_key[3] )begin if(data==16'h666) begin data<=16'h666; end else begindata<=data+16'd1; end endif ( flag_key[2] )begin if(pwm_timer_high>=10'd475)begin pwm_timer_high<=10'd475; end else begin pwm_timer_high<=pwm_timer_high+10'd20; end endif ( flag_key[3] )begin if(pwm_timer_high<=10'd25)begin pwm_timer_high<=10'd25; end else begin pwm_timer_high<=pwm_timer_high-10'd20; end endif ( flag_key[4] )beginbegin flag_a<=flag_in;count_pwm_count_a<=8'd0;count<=26'd0; endendif ( flag_key1[0] )begin if(spwm_f>=8'd100) begin spwm_f<=8'd100; end else beginspwm_f<=spwm_f+8'd1; end endif ( flag_key1[1] )begin if(spwm_f<=8'd0) begin spwm_f<=8'd0; end else beginspwm_f<=spwm_f-8'd1; end end//if ( flag_key[2] )begin if(data>=16'h3998)begin data<=16'h3998; end else begindata<=data+16'd1; end end//if ( flag_key[3] )begin if(data==16'h666) begin data<=16'h666; end else begindata<=data+16'd1; end endif ( flag_key1[2] )begin if(pwm_timer_high>=10'd480)begin pwm_timer_high<=10'd475; end else begin pwm_timer_high<=pwm_timer_high+10'd10; end endif ( flag_key1[3] )begin if(pwm_timer_high<=10'd25)begin pwm_timer_high<=10'd25; end else begin pwm_timer_high<=pwm_timer_high-10'd10; end endif ( flag_key1[4] )beginbegin flag_a<=flag_in;count_pwm_count_a<=8'd0;count<=26'd0; end//以下为外部来着2640的电压控制//data<=16'h3fff;channel<=D;//case(data_in)//1: begin if(data>=16'h3998)begin data<=16'h3998; end else begin data<=data+16'd1; end end//2: begin if(data<=16'h666) begin data<=16'h666; end else begin data<=data+16'd1; end end//3: begin data<=data; end//default: begin data<=16'd12000;channel<=C;end// endcaseend/*以下为50%pwm输出*/reg[9:0] count_hafe=10'd0;always@(posedge clk)beginif(count_hafe==500) begin hafeh<=0; endif(count_hafe==505) begin hafel<=1; endif(count_hafe==995) begin hafel<=0; endif(count_hafe==1000)begin hafeh<=1;count_hafe<=count_hafe+10'd1; endcount_hafe<=count_hafe+10'd1;end/*以下为按键设置*/reg[19:0] counttimer=20'd0;reg[4:0] key_scan;reg[4:0] key_scan1;always@(posedge clk)beginif(counttimer ==20'd999_999) //20ms 扫描一次按键,20ms 计数(50M/50-1=999_999) begincounttimer <= 20'b0; //计数器计到20ms，计数器清零key_scan <= key_in; //采样按键输入电平key_scan1 <= key_in1; //映射按键输入电平endelse counttimer <= counttimer + 20'b1; //计数器加1endreg [4:0] key_scan_r;reg [4:0] key_scan_r1;always @(posedge clk)beginkey_scan_r <= key_scan;key_scan_r1 <= key_scan1;endwire [4:0] flag_key = key_scan_r[4:0] & (~key_scan[4:0]); //当检测到按键有下降沿变化时，代表该按键被按下，按键有效wire [4:0] flag_key1 = key_scan_r1[4:0] & (~key_scan1[4:0]); //当检测到按键有下降沿变化时，代表该按键被按下，按键有效//以下为dac参考电压控制模块设置output din;output sclk;output sync;output enable;output ldac;reg[1:0] channel=2'd1;reg[15:0] data=16'd12000;parameter A=2'd0,B=2'd1,C=2'd2,D=2'd3;DAC8164_spi_control t1(.clk(clk),.channel(channel),.data(data),.din(din),.sclk(sclk),.sync(sync),.enable(enable),.ldac(ldac));endmoduleCC2640代码：#include <xdc/runtime/Error.h>#include <ti/sysbios/family/arm/cc26xx/Power.h>#include <ti/sysbios/BIOS.h>#include "ICall.h"#include "bcomdef.h"#include "peripheral.h"#include "simpleBLEPeripheral.h"/* Header files required to enable instruction fetch cache */#include <inc/hw_memmap.h>#include <driverlib/vims.h>#ifndef USE_DEFAULT_USER_CFG#include "bleUserConfig.h"// BLE user defined configurationbleUserCfg_t user0Cfg = BLE_USER_CFG;#endif // USE_DEFAULT_USER_CFG/*Exception handler*/void exceptionHandler(){volatile uint8_t i = 1;while(i){}}#ifdef FEATURE_OAD#if defined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)extern uint32_t __vector_table;#elif defined (__TI_COMPILER_VERSION__)extern uint32_t ti_sysbios_family_arm_m3_Hwi_resetVectors;#endif //Compiler#endif //FEATURE_OAD/*======== main ========*/int main(){PIN_init(BoardGpioInitTable);#ifndef POWER_SAVINGPower_setConstraint(Power_SB_DISALLOW);Power_setConstraint(Power_IDLE_PD_DISALLOW);#endif // POWER_SAVING/* Initialize ICall module */ICall_init();/* Start tasks of external images - Priority 5 */ICall_createRemoteTasks();/* Kick off profile - Priority 3 */GAPRole_createTask();SimpleBLEPeripheral_createTask();#ifdef FEATURE_OAD{uint8_t counter;uint32_t *vectorTable = (uint32_t*) 0x20000000;#if defined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)uint32_t *flashVectors = &__vector_table;#elif defined(__TI_COMPILER_VERSION__)uint32_t *flashVectors = &ti_sysbios_family_arm_m3_Hwi_resetVectors; #endif //Compiler.// Write image specific interrupt vectors into RAM vector table.for(counter = 0; counter < 15; ++counter){*vectorTable++ = *flashVectors++;}}#endif //FEATURE_OAD/* enable interrupts and start SYS/BIOS */BIOS_start();return 0;}。