基于高频的400Hz逆变电源单相主电路及数模混合控制系统研究

摘要

本文所研究的逆变电源其输出频率为400Hz，属于特种逆变电源，也称其为航空静止变流器，在国防工业、航天航空等领域有着广泛地应用。本文致力于数模混合高频链逆变电源控制系统的研究与实现。
　　本课题对航空变流器的控制技术进行研究，给出了航空静止变流器的控制技术分类并分析了每种控制技术的工作原理及优缺点，从中选取了以推挽变换器作为DC-DC变换拓扑，以全桥逆变作为逆变结构拓扑的航空静止变流器作为本系统的主电路。在此基础上对主电路进行深入分析，分析了几种DC-DC变换器和逆变器传统控制方案的特点，并深入地对推挽变换器中存在的直流偏磁问题进行分析，并给出了一种间接电流法的偏磁控制方案，在此基础上选取了电流模式控制芯片UC3856，实现高频双路的PWM波，该方案动态响应快，调节性能好，容易实现过流保护等，并且可以有效抑制高频变压器偏磁。另外分析了逆变器几种控制方案的特点，给出了一种数模混合三环控制方案，同时对输出LC滤波电路、吸收电路、驱动电路和采样及信号调理电路的参数进行设计且给出了硬件电路的实现方案，并得到了实验的验证。与此同时，立足于工程实际应用，给出了辅助电源的硬件实现方案，并设计与绕制了高频变压器和电感，最后搭建了一台115v/400Hz1000W的高频逆变电源样机，并通过实验的调试与验证，达到了实验的预期标准。
　　实验结果表明，采用数模混合控制方案的逆变电源，具有较好的抗偏磁特点，且抗干扰性强，运行稳定可靠。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 高频链逆变电源技术发展概述

1．3 课题研究背景及主要研究内容

2 高频链逆变电源系统方案选择

2．1 系统的主电路拓扑及控制方案

2．2 高频DC-DC变换器拓扑及控制方案的选择

2．2．1 常用的DC_DC变换器拓扑

2．2．2 电压模式控制

2．2．3 电流模式控制

2．3 推挽式DC-DC变换器抗偏磁研究

2．3．1 偏磁的产生原因分析

2．3．2 新的偏磁控制方案

2．4 逆变器瞬时值控制方案的选择

2．4．1 单一的电压瞬时值模式控制

2．4．2 双环瞬时值模式控制

2．4．3 三环反馈模式控制方案

3 高频链逆变电源设计及实现

3．1 系统的整体结构及工作原理

3．2 推挽DC-DC变换器主电路设计

3．2．1 功率管的选取

3．2．2 吸收电路的设计

3．2．3 高频变压器的设计

3．2．4 输出整流滤波器的设计

3．3 全桥逆变主电路设计

3．3．1 功率管的选取

3．3．2 吸收电路的设计

3．3．3 输出滤波器的设计

3．4 推挽DC-DC变换器控制部分设计

3．4．1 高频PWM波的生成

3．4．2 采样及信号调理电路

3．4．3 驱动电路

3．5 全桥逆变器控制部分设计

3．5．1 正弦波发生电路

3．5．2 三角波与SPWM波生成电路

3．5．3 三环控制与信号调理电路

3．5．4 驱动电路

3．6 辅助电源设计

3．6．1 变压器的设计

3．6．2 启动电路

3．6．3 功率开关管与整流二极管

3．6．4 UC3842工作电路

3．6．5 吸收电路

3．6．6 输出滤波电容的选取

4 实验样机的制作与实验结果分析

4．1 推挽DC-DC变换器实验结果及分析

4．2 全桥逆变器实验结果及分析

4．3 系统调试问题

总结及展望

致谢

参考文献