基于dsPIC的逆变电源系统设计及控制方法研究

摘要

随着科学技术的迅速发展、工业生产水平的提高，逆变电源技术发展迅速，广泛的应用于交通、冶金、化工等方面，目前仍处在高速发展中。然而，由于应用场合的不同、环境的复杂性等因素，对逆变电源的性能提出了更高的要求。控制方法影响逆变系统的性能，传统的模拟控制，难以满足高品质逆变电源的需求。随着高性能数字控制器的出现，数字控制方法广泛应用于逆变系统，逆变系统的数字化已成为当前的发展趋势。本文采用数字信号控制器dsPIC30F4011为主控制器，对6KW单相逆变电源进行研究与实现。
　　本文首先介绍逆变电源的发展过程，对目前国内以及国际方面，逆变电源系统的发展程度加以了解。介绍逆变电源发展过程的基础上，分析其工作原理，及单相逆变电源拓扑结构，在理论分析的基础上，对其电路结构组成、原理进行研究。针对逆变电源的发展现状、确定了本文逆变电源研究所采用的方法、主要技术指标、电路结构等环节，进而确定本文研究的总体流程。
　　其次本文针对控制方法方面进行分析、研究。由于单一的控制方法，实现快速的动态响应速度、高的稳态精度比较困难，因此将多种控制方法相结合，构成复合控制是一种趋势所在。本文分别对双闭环控制和重复控制进行介绍，分析其工作原理，并进行仿真实验，最终将二者结合，形成复合控制。仿真实验结果表明融合后的方法同时具备两种方法的优点，控制效果良好。
　　逆变系统需要软件程序和硬件相配合，才能实现系统的功能，因此在硬件方面，本文对逆变系统的控制电路部分、驱动电路部分、显示电路部分等进行设计、调试，最终成功实现硬件功能。通过对系统硬件电路的设计、研究，为本文下一步的研究工作提供了支撑。最后，本文整体焊接电路板，并配合软件程序，进行逆变系统整体调试，最终成功研制6KW单相逆变系统样机。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题来源及研究意义

1．2 逆变电源的发展概况

1．3 逆变系统控制方法介绍

1．4 逆变技术的应用与前景

1．5 本文的主要研究内容及章节安排

第二章 系统研究方案设计

2．1 逆变系统总体结构

2．2 逆变系统逆变方式选择

2．3 单相逆变器介绍及选择

2．3．1 单相半桥逆变器

2．3．2 单相全桥逆变器

2．4 控制方法的选择

2．5 本章小结

第三章 逆变系统控制方法研究

3．1 双闭环控制方法研究

3．2 双闭环控制仿真实验研究

3．3 重复控制方法研究

3．3．1 重复控制基本原理

3．3．2 重复信号发生器设计

3．4 重复控制系统性能分析

3．4．1 系统稳定性分析

3．4．2 收敛性分析

3．4．3 稳态误差分析

3．5 重复控制仿真实验研究

3．6 复合控制仿真实验研究

3．7 本章小结

第四章 逆变器硬件系统及软件系统设计

4．1 dsPIC30F4011介绍

4．2 逆变器主电路设计

4．3 驱动电路设计

4．4 滤波电路设计

4．5 检测电路设计

4．5．1 电压电流检测电路设计

4．5．2 报警电路设计

4．5．3 保护电路设计

4．5．4 通信单元设计

4．6 软件系统设计

4．7 本章小结

第五章 样机制作及实验结果分析

5．1 样机制作

5．2 PWM驱动波形分析

5．3 系统输出波形分析

5．4 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果

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