新疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计说明书。
利用倍频单极性调制法研究逆变器的调制方式。
专业班级：自动化09-41（1）班。
学生姓名： 魏鹏滨
指导教师： 付涛
完成日期： 2024年 5月31日
新疆工业高等专科学校。
电气系课程设计任务书。
10/11学年下学期2024年 5月31日。
教研室主任（签名系（部）主任（签名年月日。
新疆工业高等专科学校电气系。
课程设计评定意见。
设计题目利用倍频单极性调制法研究逆变器的调制方式。
学生姓名： 魏鹏滨专业电气自动化班级 09-41（1）班。
评定意见：评定成绩。
指导教师（签名年月日。
评定意见参考提纲：
1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2.学生的勤勉态度。
3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
摘要。电力电子技术是以电力为对象的电子技术。它是一门利用各种电力电子器件，对电能进行电压、电流、频率和波形等方面的控制（参数）进行变换，为不同要求的负载提供适配的电源。
它主要包括3各方面的研究内容：电力电子器件、电力电子变流装置和电力电子变流系统的控制技术。目前的电力电子器件均有半导体材料制成的，故也称电力半导体器件。
电力电子变流电路通常可分为4大类型，即交流变直流（整流）电路、直流变交流（逆变）电路、直流变直流（直流斩波）电路和交流变交流（交流调压、变频）电路。进行上述变换的技术称为电流技术。
本次报告主要是交流变直流（整流）电路的设计，则：
整流电路：出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。
整流电路的分类：
1、按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。
2、按电路结构可分为桥式电路和零式电路。
3、按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
4、按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。
5、基本控制方式由相位控制方式、脉宽调制控制方式和软开关控制方式。
该报告以三相半波整流电路构成系统的主电路，根据三相半波整流电路对触发电路的要求，采用触发电路，为了方便，我们使用集成触发电路，同时考虑了保护电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型，也对使用事项做了简单的介绍。
把固定不变交流电变换成大小可调的单一方向直流电，把大小可变的电压变换成连续可调的直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压u1，变成二次电压u2。
由晶闸管等组成的控制整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载（如电炉，电热器，电焊机，和白炽灯等）、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压u2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。
关键词：电力电子整流可控整流晶闸管。
目录。1 设计要求 5
2 逆变器控制方式选择 5
3 方案设计 7
3.1系统总体框图 7
3.2主电路的设计 7
3.3 dsp的选取 9
3.4驱动电路的设计 9
3.5采样电路 10
3.6保护电路 11
4 元件参数计算 11
4.1输出滤波电感lf、滤波电容cf的选取 11
4.2变压器的设计 12
4.3功率开关的选择 13
5 **结果 13
5.1驱动波形 13
5.2功率开关器件两端的电压波形 14
5.3逆变器输出波形 15
总结 16谢辞 17
参考文献 18
主要内容：利用倍频单极性spwm调制法研究逆变器的调制方式，分析系统的稳定性和外特性，给出系统的硬件结构框图，设计系统各个部分的硬件电路，完成数字控制spwm逆变器的原理试验和**。
基本要求：输入电压：40～60vdc；输出额定容量：
1kva；输出电压：220v±3%；输出电压频率：50hz载波频率：
25khz；thd(总谐波失真)：≤3%。
传统逆变器的控制电路都是采用模拟电路和小规模数字集成电路实现的。随着信息技术的发展，数字控制技术在逆变电源控制领域已得到越来越广泛的应用。综合考虑系统性价比以及数字控制方式存在的问题，目前，部分数字化（cpu）产生基准正弦，宽频带的电压调节器仍由模拟电路实现）不失为中小功率逆变器控制电路的优选方案。
本文分别对两种模拟/数字混合控制方案进行了比较研究，分析了它们的设计与实现，给出了相关实验结果。
本章研究的混合控制方式，也是基于数字控制器的。利用dsp取代纯模拟控制中的一些实现环节，如基准正弦发生器、输出过载保护、输出过压/欠压保护等，对于减小控制电路复杂程度、提高系统控制特性是有好处的。同时，混合控制方式也考虑了数字控制可能产生的一些问题，尽可能保留模拟控制的优点，仍采用模拟电路实现电压调节器，与全数字控制系统相比，提高了系统带宽频率和动态响应速度。
可见，这种模拟/数字混合控制逆变器具有较高的性价比，在一些应用场合具有较大的优势。
根据pwm控制信号的产生方式，常用的混合控制实现方案有两类：模拟/数字混合控制方案ⅰ、模拟/数字混合控制方案ⅱ。方案ⅰ的实现框图如图1。
图1中，主控芯片dsp主要功能是提供基准正弦数据、计算控制变量采样信号的数值以执行各种保护等，控制电路的其它部分如电压调节器（包括控制框图中前向通道的有源pi校正电路和反馈通道的无源超前校正网络）、pwm发生器等都是用模拟元件实现的。由于dsp产生的基准正弦信号带有高频谐波分量，需采用低通滤波器才能得到光滑的基准正弦波，作为逆变控制系统的指令信号。
图2给出了模拟/数字混合控制方案ⅱ的实现框图，系统工作过程为：dsp提供基准正弦数据，经低通滤波器滤波后得到连续的基准正弦波形，有源pi校正电路将误差信号变为调制信号，由dsp自带的a/d转换器采样并通过dsp内部的事件管理器产生各路pwm控制信号，再经驱动电路控制逆变桥功率开关管的通断。
就控制电路的复杂程度而言，尽管两种方案采用了相同的dsp作为控制芯片，由于方案ⅰ仍采用与纯模拟控制电路中相同的pwm控制信号生成电路，没有充分运用dsp的片上资源，使得控制电路规模变大，而方案ⅱ则可省去比较复杂的三角波发生器和比较器，具有一定的成本优势。
如前节所述，采用方案ⅰ时，功率开关管驱动信号的死区时间需要通过模拟器件产生，与方案ⅱ的软件编程产生死区时间相比，控制精度降低，灵活性差，必须设置相当长的死区时间以保证功率电路的安全，而方案ⅱ产生的死区时间精度很高，只需根据功率开关管的工作特性设置较短的死区即可，于是可以减轻死区效应，提高逆变器的控制性能。本文拟采用方案ⅰ进行分析与设计。
以数字信号处理器(dsp)为核心的逆变器控制框图如图3所示。在数字信号处理器(dsp)中产生spwm控制信号，逆变器输出高频脉宽调制型交流电。该交流电经工频变压器和输出滤波器处理后，得到稳定、纯洁的正弦波电源。
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