12KVA单相逆变器设计与仿真(共16页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业12KVA单相逆变器设计与仿真姓 名：0班 级：0学 号：0同组同学：0目录前言1.1技术要求 41.2单相逆变电路 41.3负载参数计算 51.4滤波电容计算 61.5无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值 61.6无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值 61.7滤波电感计算 71.8逆变电路输出电压 81.9主开关器件的耐压 91.10输出滤波模型 101.11单相逆变器的控制策略 112.1电压单闭环控制系统仿真 13总结 14前言逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变

2、成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。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。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等 。简单地说，逆变器就是一种将低压(12 48伏)直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个“移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常

3、环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。1.1技术要求输出电压V0（相）：300V 2、输出功率P0：12KVA 输出频率f：100HZ 过载倍数：1.5倍 负载功率因数cos：0.8-1 输入电压 38010%7、输入频率 50Hz10%1.2单相逆变电路因为输出功率为12KVA，所以选择单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路，如图1所示。图1 单相全桥逆变电路1.3负载参数计算负载输出部分电路图，如图2所示图2 负载输出电路1.负载电阻最小值计算当cos=1时，负载电阻计算计算公式为公式（3-1）；当cos=0.8时，负载电阻计算公式为公式（3-2） (3-1) （3-

4、2）2.负载电感最小值计算负载无功功率为 (3-3)负载电感感抗为 (3-4)负载电感L1为 （3-5）1.4滤波电容计算滤波电容与负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，设计滤波电路时选择滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍.滤波电容容抗为 (4-1)滤波电容C为 (4-2)实际取值130uF,由13个10uF的电容构成电容阻抗实际值为 （4-3）1.5无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值长期最大电流为 （5-1） 短期最大电流为 （5-2）1.6无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值长期电流峰值为 （6-1）短期电流峰值为 （6-2）1.7滤波电感计算1.滤波电感的作用 1).减小输出电压的谐波电

5、压 2).保证滤波电压的传输2.设计滤波器时应该注意以下问题 1).滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率. 2).应该远小于1（即) 3).应较小根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择滤波电感L为 （7-1）实际取值为950uH所以滤波电感感抗为 (7-2)滤波电路的固有频率为 （7-3）满足要求1.8逆变电路输出电压滤波及负载部分电路图，如图3所示图3 滤波及负载部分电路图在过载2倍的情况下：1.时（即纯阻性）电感电流与间的夹角为 （8-1）电感电流为 (8-2)电感上的压降为 (8-3)逆变电路的输出电压为 （8-4）2.时（即阻感性）负载电感电流与滤波电容电流之差为 (8-

6、5)与之间的夹角为 （8-6） 电感电流为 (8-7) 电感上的压降为为 (8-8)逆变电路的输出电压为 (8-9)1.9主开关器件的耐压主开关器件的耐压根据所有工作情况下的最高电压考虑，主开关器件所承受的最高电压一般出现在输入电压最高、输出负载最轻时，选主开关器件耐压为实际工作电压的2倍。取逆变电路在过载情况下的输出电压的2倍，即。在留有一定裕量下，实际选650V耐压的开关器件。1.10输出滤波模型输出滤波电路图，如图4所示 图4 输出滤波电路根据输出滤波电路写出如下关系式 （10-1） （10=2） 将式（9-1）、（9-2）变换形式后的式（9-3）、（9-4） （10-3） （10-4）

7、根据（9-3）、（9-4）画出输出滤波仿真模型，如图5所示 图5 输出滤波仿真模型输出电压Vo与输入电压Vi的关系式为 （10-5）1.11单相逆变器的控制策略 1.电压单闭环控制系统单闭环控制系统仿真模型，如图6所示 图6 单闭环控制系统仿真模型在给定输入Vi与负载扰动输入io共同作用下下，闭环输出Vo（s）为 其闭环特征方程为 （11-2）主导极点为 （11-3）非主导极点为 （11-4）期望的特征方程为 （11-5）根据极点配置法求解，得 （11-6） （11-7） （11-8） 是阻尼比 是自然振荡频率 为滤波电感 为滤波电容当、时，代入到（11-6）、（11-7）、（11-8）中求得

8、 2.1电压单闭环控制系统仿真电压单闭环控制系统仿真模型，如图10所示 图10 电压单闭环控制系统仿真模型 图13 输出电压的波形图14.单向负载波图十五.突加负载图十六.突减负载总结经过此次设计，我了解了仿真电路设计中的各项细节和过程，熟悉了单向逆变电路的特性和特点，将公式推导和原理结合相统一起来，深刻认识都计算精细对整个仿真的巨大印象，透彻的将感性和容性负载相区别，将功率角、功率因素和有功功率、无功功率的各种联系透彻掌握，最后也对matlab仿真软件进一步熟悉了解，能够基本操作该软件做电路仿真实验，并取得目标波形结果。此次设计收获颇丰，虽然存在一些不足和错误，但在及时改正后取得了较好结果，相信在以后的学习中能够更加好的利用现在的所学，得到更大进步！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，2008.2陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京:机械工业出版社，