基于锁相技术的幅值相位可调的正弦电源的研制

摘要

近年来，随着电网用户对电能质量的要求越来越高，部分用户基于各种各样的原因甚至希望得到无谐波污染、电压稳定的电能供应，但当前的电网供电现状却不能满足他们的要求，这样对高动态响应的稳压电源的需求就日趋明显。 本文正是基于这种需求，参考了国内外电源设计的先进经验，提出了一种基于锁相技术的正弦电源的解决方案。该电源的输出信号与输入信号的相位差可调、输出幅值可调，并设有外接电压调节和相位调节的信号接口，使其容易与其他设备进行连接，使用方便。本文针对输出信号相位对输入信号相位跟踪的动态特性设计了基于CD4046的锁相电路和相位控制电路，实现了输出信号与输入信号的相位差任意可调。该电源由于应用了正弦脉宽调制技术，通过调节D/A转换器的参考电压来改变基准正弦波的幅值，进而改变调制比来实现调压，因此电压调节方便。该电源还采用了两个电压闭环反馈系统来稳定输出电压，并通过电流闭环系统实现了过电流保护及电压补偿。 本电源具有良好的输出波形，相位跟踪稳定，调节方便，可以用于无功连续补偿及高动态响应的稳压电源，利用三台电源还可以实现单相输入三相输出，而且本系统中的相位控制技术对于UPS电源的设计亦有一定的参考价值。通过已搭建的实验电路进行实验分析证明了该方案的正确性与可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1开关电源技术的发展趋势

1.2本电源在无功连续补偿技术中的应用

1.3本电源在高动态响应稳压电源中的应用

第二章方案的比较与选择

2.1常用的逆变器控制技术

2.1.1单脉冲调制法

2.1.2多脉冲调制法

2.1.3SPWM法

2.1.4谐波抑制PWM法

2.1.5其他PWM法

2.2本电源所采用的整体设计方案

第三章 正弦波发生电路

3.1总体设计

3.2滤波器的设计

3.3锁相电路的设计

3.1.1 4046芯片的工作原理及性能介绍

3.1.2 锁相电路的构成及工作原理

第四章SPWM波生成电路

4.1总体设计

4.2相位控制电路的设计

4.2.1 相位控制电路的基本原理

4.2.2 相位控制电路的实现

4.2.3相位控制电路性能的分析

4.3 SPWM波的生成及电压调节的实现

第五章 驱动电路及逆变主电路

5.1功率管的特性

5.1.1 IGBT的主要参数

5.1.2 IGBT的栅极驱动

5.1.3 IGBT的保护

5.2集成驱动器EXB841

5.3逆变主电路

5.3.1主电路设计

5.3.2滤波器设计

第六章 闭环稳压及保护系统的参数设计

6.1电压闭环系统

6.1.1电压闭环系统(1)

6.1.2电压闭环系统(2)

6.2过电流保护及电压补偿的实现

第七章 实验结果及结语

参考文献

附图

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文