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配网监控逆变电源设计

2020-12-10阅读(356)

配网监控逆变电源设计

论文摘要

本论文主要介绍了一种配网监控逆变电源的设计方法。该逆变电源是一个功能独立的模块,安装在配网监控产品中,当外部交流电源停止供电后,通过该逆变电源对系统内部12V蓄电池的电能进行变换,为整个配网监控系统提供稳定的交流后备电源。本论文根据逆变原理,在充分考虑目前不同的开关电源拓扑结构特点的基础上,对DC(12V)/AC(220V)逆变器进行设计和试验研究,以期实现逆变器的高效率、高品质输出。主电路设计中,采用了一种新型的DC/DC推挽正激电路,使12V低压直流电转换为320V高压直流电,并选用SG3524芯片产生PWM调制信号。DC/AC系统采用能输出较大功率的全桥式逆变结构作为主电路拓扑结构,使用IGBT作为功率元件,驱动电路采用专用驱动芯片TLP250,并通过SG3524产生SPWM调制信号。采用了极点配置的PID控制器的设计方法。在逆变器的设计过程中介绍了包括DC/DC推挽正激电路设计;DC/AC全桥电路设计;PWM调制电路设计;SPWM信号发生器设计;MOSFET管驱动电路设计;IGBT驱动电路设计;DC/DC输出滤波器设计;DC/AC输出滤波器设计等。还介绍了逆变器的保护电路设计,包括过压保护电路;过热保护电路;蓄电池保护电路;功率MOSFET管保护电路;PID控制电路等。结果表明,通过减小开关元器件的导通损耗、开关损耗、驱动损耗,以及通过系统整体的协调控制,能够有效的提高逆变效率。新型DC/DC升压变换器和DC/AC全桥式变换器组成的逆变系统具有相对更优良的特性,能实现较高的逆变效率。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 逆变技术概述
  • 1.2 现代逆变技术的发展方向
  • 1.3 研究意义及目的
  • 第2章 逆变原理分析
  • 2.1 引言
  • 2.2 PWM信号分析
  • 2.2.1 PWM波形数学分析
  • 2.2.2 占空比原理
  • 2.3 DC/AC逆变桥数学模型
  • 2.4 单极性SPWM波形分析
  • 2.5 影响SPWM波形失真因素
  • 2.5.1 输出阻抗
  • 2.5.2 死区效应
  • 2.5.3 整流负载
  • 第3章 逆变器主电路研究
  • 3.1 逆变器拓扑图研究
  • 3.1.1 DC/DC变换器稳态分析
  • 3.1.2 DC/AC变换器稳态分析
  • 3.2 逆变器PID控制研究
  • 3.2.1 PID控制器的设计
  • 3.2.2 PID控制闭环系统的性能
  • 3.2.3 PID电路设计
  • 3.3 逆变器EMC研究
  • 3.3.1 EMC干扰的产生
  • 3.3.2 逆变器EMC措施
  • 第4章 逆变器系统设计
  • 4.1 DC/DC升压电路设计
  • 4.1.1 PWM控制电路设计
  • 4.1.2 DC/DC变压器设计
  • 4.1.3 MOSFET管驱动电路设计
  • 4.1.4 箝位电容的选型
  • 4.1.5 DC/DC输出滤波器设计
  • 4.2 DC/AC逆变桥设计
  • 4.2.1 SPWM波形发生器设计
  • 4.2.2 IGBT驱动电路设计
  • 4.2.3 DC/AC输出滤波器设计
  • 4.3 保护电路设计
  • 4.3.1 功率MOSFET管保护电路
  • 4.3.2 过温保护电路
  • 4.3.3 蓄电池保护电路
  • 4.3.4 过压保护电路
  • 第5章 仿真与试验结果
  • 5.1 仿真结果
  • 5.1.1 PSPICE简介
  • 5.1.2 仿真结果分析
  • 5.2 整机实验结果分析
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 附录1 AWG导线规格表
  • 附录2 主逆变电路
  • 附录3 SPWM发生电路
  • 附录4 开关管控制电路
  • 附录5 保护电路原理图

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