UC3879正弦波逆变电源设计.docVIP

PAGE 23 - 概述 1.1课题来源 电力电子技术已发展成为一门完整的、自成体系的高科技技术，电源技术属于电力电子技术的范畴。电源技术主要是为信息产业服务的，信息技术的发展又对电源技术提出了更高的要求，从而促进了电源技术的发展，两者相辅相成才有了现今蓬勃发展的信息产业和电源产业。从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，而电源技术和产业对提高一个国家劳动生产率的水平，即提高一个国家单位能耗的产出水平，具有举足轻重的作用。在这方面我国与世界先进国家的差距很大。 电力电子技术的发展带动了电源技术的发展，而电源技术的发展有效地促进了电源产业的发展。迄今为止电源已成为非常重要的基础科技和产业，并广泛应用于各行业，其发展趋势为高频、高效、高密度化、低压、大电流化和多元化。同时，封装结构、外形尺寸日趋国际标准化，以适应全球一体化市场的要求。 逆变电路应用广泛，在各种直流电源电池向交流负载供电时，就需要逆变电路。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置其电路的核心部分都是逆变电路。 1.2解决方法 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。 在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。 在正弦波逆变电源数字化控制方法中，目前国内外研究得比较多的主要有数字PID控制、无差拍控制、双环反馈控制、重复控制、滑模变结构控制、模糊控制以及神经网络控制等。 随着逆变器控制技水的发展．电压型逆变器出现了多种的变压、变频控制方法。目前采用较多的是正弦脉宽调制技术即SPWM控制技术。 众所周知，逆变器是构成交流不间断电源（UPS）及交流变频调速系统的核心部分。有时它也可以独立构成系统成为逆变电源装置。根据用途不同，分为工频逆变电源、中频逆变电源。其中工频逆变电源主要是适应我国工频电网(50Hz)供电要求设计的，它可以与正常的交流电网电源构成不停电电源系统，广泛用于发电厂、变电站作为自动化装置、电力线载波机和主控室照明系统等的备用电源。中频电源主要应用于工业、国防、航天等领域。  在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。 功率器件的发展是电源技术发展的基础: 　　功率MOSFET是目前最快速度的功率器件。目前较先进的水平电压可达1200V，电流可达60A，频率可达2MHz，导通电阻可达0.1Ω左右。提高器件耐压，同时减小其导通电阻仍是今后MOSFET的主要研究方向。 　　绝缘栅双极型晶体管IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的电力电子器件，它的控制极为绝缘栅控场效应晶体管，输出极为PNP双极功率晶体管，因而具有两者的优点，而克服了两者的缺点。目前耐压可达6.5kV，电流可达1.2kA，今后的主攻方向仍是扩大容量，减小内阻，以减小导通损耗。由于IGBT经常工作在高频、高压、大电流状态下，又由于电源作为系统的前级，易受电网波动、雷击影响，容易损坏，故IGBT的可靠性直接影响电源可靠性，所以，在选择IGBT时，除作降额考虑外，对IGBT的保护设计也极为重要。 　　IGCT是GTO的更新换代产品，它应用了分布集成门极驱动，浅层发射极等技术。器件的开关速度有一定提高，同时减少了门极驱动的功率，应用方便，IGCT的出路仍然是高电压、大容量。 1.3应用与发展 现代逆变电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。 当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。 第二章 系统总体方案 2.1 主电路方案 单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推免逆变器等形式。本课题采用MOSFET作为开关器件的单相全桥电压型逆变电路。功率开关器件MOSFET要有保护电路、缓冲电路和驱动电路。 逆变器通常作为二次电源使用，其输入脉动直流电流污染了直流电源，必然要影响到直流电源的其他用电设备。因此，为了使输入电流平稳化和谐波降低到允