一種電壓-電壓SPWM控制DC/AC電路的設計

2021-01-08 電子產品世界

  正弦波逆變電源被廣泛的應用於電力、郵電、通信、航天等各個領域, 而且隨著微電腦技術的不斷發展和普及,正弦波逆變電源的應用越來越廣。為了滿足用戶對電能質量的要求,逆變電源在直流輸入電壓波動的情況下應保持輸出電壓恆定。傳統的電壓單環控制一般存在輸出電壓波動大、動態響應慢等缺點,很難實現精確控制。在逆變電路中為了克服以上不足,採用電壓前饋控制技術來解決此問題。本文在單相SPWM逆變的基礎上,採用前饋調整三角載波和反饋調整正弦波相結合的電壓- 電壓複合控制方案,較好地解決了輸出電壓瞬態偏離問題,且實現簡單。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/264218.htm

  電壓- 電壓複合控制基本思想

  在DC/AC逆變電路中, 輸出電壓與輸入電壓存在一定的線性關係。當輸入電壓變化時,輸出電壓隨之相應改變。為了使輸出電壓保持穩定,一般要採集電壓輸出量進行反饋閉環控制。但是由於逆變電源開關頻率較高, 且電路存在電感、電容等延時元件,使得反饋電壓的變化滯後於輸入電壓的變化, 系統的反應與調節比較遲緩, 容易造成較大的瞬態偏離。如果能在輸出電壓變化之前,利用輸入電壓的變化對電路的控制信號進行調節,即在採用電壓反饋技術的基礎上輔以電壓前饋技術則能較好地解決這個問題。這種電壓- 電壓複合控制,可以實現動態響應快、調節迅速、輸出電壓波動小的目的。

  前饋型DC/ AC控制電路的設計與實現

  DC/AC逆變器的控制電路可由分立元件或集成元件構成。

  由分立元件構成的控制電路

  由分立元件構成的控制電路多採用調製法,即把正弦波信號作為調製波, 用三角波作為載波, 當三角波與正弦波相交時對電路中的開關器件進行控制。採用調製法進行控制時三角載波的頻率是遠大於正弦調製波的頻率的。所以在三角波的一個開關周期中可以近似地認為正弦波Vc 為常量,這樣就與DC/ DC 變頻器的控制規律是相同的了,如圖1 所示。佔空比D =Vc/ Vr(Vc< Vt) ,改變Vc、Vr任意一個的幅值即可改變輸出電壓的大小。當三角波由Vr 變為Vr′時, 佔空比的大小由T1/T變為T2/T。

  在SPWM中, 一般將正弦波峰值Vc與三角波峰值Vr的比值稱為調製度a , 即a =Vc/Vr。這樣DC/AC變換電路輸入輸出之間有如下的數量關係: 輸出電壓的基波有效值Uo正比於調製度a及輸入電壓UI, 即UOl = KaUI = KUIVc/Vr , ( K為常數,與主電路結構有關) 。於是, 當UI變為原來的n倍的時侯, 要保持輸出電壓穩定, 三角波峰值電壓也要相應地變為原來的n 倍。

  

 

  據上述原理構成的DC/AC逆變電路如圖2所示。輸入電壓UI分壓後經斬波電路斬波,得到電壓幅值隨輸入電壓變化的方波電壓Us,Us經有源積分電路積分後得到三角波電壓Ur。積分前後的電壓波形如圖3所示。此三角波電壓的峰值是正比於方波幅值電壓的,於是三角波峰值電壓隨輸入電壓成比例地變化,保持了輸出電壓的穩定。此電路控制過程獨立, 互不幹擾, 使得電路的設計和實際調試變得簡便。控制部分設計方法簡單易行,達到了快速穩定輸出的目的。

  

 

  控制電路由集成元件構成

  隨著微處理器性價比的不斷提高, 逆變電源已進入了智能化階段, 可用集成元件來方便地組成控制電路。目前由集成元件實現的控制電路主要有專用集成晶片法和微機生成法。專用的生成SPWM的晶片如SA838、SA868、HEF4752、SLE480等。該方法的優點是電路集成度高、可靠性高;微機生成法控制電路由單片機採用軟體方式產生,目前市場上有許多性價比高的單片機, 如PIC系列或引腳少的MC51系列單片機, 可用指令產生SPWM, 並可方便地實現對逆變系統的控制、監視、管理和保護。


相關焦點

  • 基於Buck-Boost電路的寬輸出電壓AC-DC電源設計
    該設計的核心是反激變換電路和Buck-Boost電路。分析了這兩種電路的工作原理及其應用,並且給出了具體的設計。實驗表明,設計的電源能較好地實現了輸出電壓的寬範圍調節。而現有的AC-DC開關電源只能輸出幾個特定電壓值,如:220 VAC-15 VDC/12 VDC/5 VDC等,不能實現輸出電壓在較大範圍內的調節。這大大限定了開關電源的應用。 本文介紹的PWM脈衝調節電路選用晶片UC3842。它是美國Unitrode公司生產的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調製器晶片,工怍環境溫度在-50~150℃之間,具備優良的脈寬調製特性。
  • 一種單極倍頻電壓型SPWM軟開關DC/AC逆變器的設計
    雖然也出現過一些DC/AC變換器拓撲和軟開關控制技術[1][2][3],但這些方法還不能真正走向實用。  文獻[4]介紹了用諧振電路實現軟開關,是一種比較好的方法,然而這一技術需要跟蹤電路中的電壓和電流,在電壓和電流過零處實現軟開關,這必然使電路變得複雜。
  • 一種低壓DC-DC升壓電路的實現
    針對某些特殊場合下需要的低壓直流輸入、高壓直流輸出供電設備, 提出了一種採用雙端推挽變化原理實現的低壓DC-DC 升壓變換的電路, 並給出了具體的方案和電路設計。對具體電路元器件的選型, 電路參數的計算, 電路的可靠性分析及對其性能指標都進行了優化設計。
  • 電源ac和dc有什麼區別_dc ac分別代表什麼
    打開APP 電源ac和dc有什麼區別_dc ac分別代表什麼 發表於 2017-10-28 17:18:58   AC:交流電
  • 低輸入電壓DC-DC升壓轉換器的啟動電路
    摘要:針對DC-DC升壓轉換器在低輸入電壓下無法正常工作的問題,提出了一種基於電容自舉原理的低輸入電壓的啟動電路。採用CSMC公司的0.5μm CMOS混合信號工藝庫進行電路設計與仿真,考慮到結構複雜的振蕩器在較低電源電壓下不能理想工作,同時為減小電路功耗,電路採用兩種不同簡單結構的環形振蕩器實現電容自舉,並利用反饋控制模塊進行合理的邏輯控制。
  • 電壓檢測與控制信號產生電路
    電壓檢測與控制電路的設計設計電壓控制電路的目的是:當電動機工作於發電狀態並且使直流母線電壓Ud升高到超過設定值電壓檢測與控制電路如圖3所示。Uv作為控制回饋逆變器主開關通斷的條件之一。
  • 一種無APFC的低成本全電壓電路設計方案與實現
    研究成本低廉、性能可靠、兼容性強的開關電源成為眾多電源設計工程師不斷努力的目標。本文針對大功率開關電源提出一種無APFC的低成本全電壓設計方案,該方案使用自動倍壓方式有效減小火牛直流輸入電壓的範圍,從而大大降低電源成本。
  • 數字控制PFC電路的模型與環路設計分析
    摘要:本文介紹了以 BOOST 為主拓撲的 PFC 電路的小信號模型建立,討論並給出了在數字控制下電流環與電壓環補償環路的設計方法,採用 TI 公司的 TMS320LF2407A 控制晶片,對控制方案進行了驗證
  • 電壓檢測與接口電路設計原理圖
    在實際使用過程中為了減小檢測線漏電流對電池組一致性的影響,以及減少電壓檢測電路的功耗,需要在電壓檢測線路上增加開關控制器件,往往採用光耦或者光電繼電器。電流型電壓檢測電路具有較好的性能,但當電壓低於2V時無法進行檢測,首先對電壓檢測電路進行了改進,擴大了電壓檢測範圍。
  • 基於EG8010-SPWM純正弦波逆變器設計
    摘要:為滿足風力發電系統對純正弦波逆變器的要求,設計了一種以EG8010-SPWM為核心的逆變器。主電路採用升壓斬波電路和單相全橋逆變電路,降低了噪聲,提高了效率。
  • 電流轉電壓電路設計應用
    當進行以電流形式輸出的傳感器電路設計時,通常會通過以下的步驟進行設計:首先電流轉換為電壓,然後進行電壓變換使其適合MCU處理的電壓範圍。從上面的步驟看出電流轉換電壓是電流形式輸出傳感器設計的一個重點。下文將從簡單到複雜進行電流轉電壓電路的分析。
  • 基於BOOST型DC/DC轉換器的斜坡補償電路
    基於此,利用斜坡補償技術,提出一種基於BOOST型DC-DC變換器的斜坡補償電路,用以解決系統不穩定的問題。該電路結構簡單,實現方便,提高了系統的穩定性。1.2 整體電路環路結構 參考文獻[4]指出,峰值電流控制模式的DC-DC變換器具有動態響應快、輸出電壓穩定等許多優點。因此採用峰值電流控制模式的DC-DC變換器[5],如圖2所示。
  • 一種高精度帶隙基準電壓源電路設計
    摘要:針對傳統CMOS帶隙電壓基準源電路電源電壓較高,基準電壓輸出範圍有限等問題,通過增加啟動電路,並採用共源共柵結構的PTAT電流產生電路,設計了一種高精度、低溫漂、與電源無關的具有穩定電壓輸出特性的帶隙電壓源。
  • 一種新穎不帶電阻的基準電壓源電路設計
    特別是在D/A,A/D轉換以及PLL電路中,溫度穩定性和精度之間關係到整個電路的精確度和性能。當今設計的基準電壓源大多數採用BJT帶隙基準電壓源結構,以及利用MOS電晶體的亞閾特性產生基準電壓源;然而,隨著深亞微米CMOS工藝的發展,尺寸按比例不斷縮小,對晶片面積的挑戰越來越嚴重,雙極型電晶體以及高精度電阻所佔用的面積則成為一個非常嚴重的問題。
  • ac dc電源模塊原理圖
    打開APP ac dc電源模塊原理圖 發表於 2017-10-28 17:29:04   設計特點   圖9-11所示的雙輸出電源電路具有通用輸入電壓範圍,穩壓精度在7V輸出時為 ± 8%,-5V輸出時為 ±5%(包括線電壓、負載變化和容差);帶溫度補償;待機功耗低,230V、50mW輸出時小於300mW;滿足CISPR-22/EN55022B傳導EMI限制並有10dB以上的裕量。
  • 一種低電壓帶隙基準電壓源的設計
    0 引言 基準電壓是數模混合電路設計中一個不可缺少的參數,而帶隙基準電壓源又是產生這個電壓的最廣泛的解決方案。在大量手持設備應用的今天,低功耗的設計已成為現今電路設計的一大趨勢。
  • 一種低電壓、低功耗模擬電路設計簡介
    由於未來CMOS技術的閾值電壓並不會遠低於現有標準,於是採用襯底驅動技術進行模擬電路設計就成為較好的解決方案[1].襯底驅動技術的原理是:在柵極和源極之間加上足夠大的固定電壓,以形成反型層,輸入信號加在襯底和源極之間,這樣閾值電壓就可以減小或從信號通路上得以避開。
  • AC-DC及AC-DC-AC變換電路仿真
    三相PWM整流器在幾乎不增加任何硬體的基礎上,即可以實現能量的雙向流動,_日電路性能穩定其控制策略的實用性研究是電力電子領域的一個熱點。    三相全橋PWM整流器,通過對電路進行正弦波PWM控制,使得整流橋的交流輸入端產生正弦PWM電壓,對各相電壓進行控制,就可以使各相電流i為正弦波且和電壓相位相同,從而使功率因數為1。
  • 一種交流發電機電壓調節器的設計
    所設計的調壓器原理電路如圖1所示。由於採用集成晶片和大功率管進行電路的設計,首先必須解決整個電路的工作電壓。該電路檢測三相電壓的平均值。因為測量比較電路輸出電壓UAB為平穩的直流電壓,為了進行調製而設計該電路。
  • 一種恆壓輸出的DC-DC升壓電路設計
    摘要 針對DC—DC升壓器存在效率低,紋波電壓較大,輸出電壓不穩定等問題,文中開發和設計了一種具有恆定輸出電壓的DC—DC升壓轉換器的方法。