一种新型数字SPWPM逆变器
光伏逆变电源系统的设计(1)
0 引言 随着能源消费的增长、日益恶化的生态环境和人类环保意识的提高，世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的绿色新能源，一种未来常规能源的替代品，尤其受到人们的重视。太阳能的直接应用主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种形式，光电转换（即光伏技术）是最有发展前途的一种。 1 系统的工作原理及其电路设计 光伏系统的总体框图如图1所示。 图1 系统的总体框图 由图1可知，整个系统包含充电和逆变两个主要环节。太阳电池是本系统赖以工作的基础，它的效率直接决定系统的效率。 1.1 充电控制部分 1.1.1 太阳电池的工作特性 太阳电池作为光伏系统的基础，其工作特性，包括工作电压和电流与日照、太阳电池温度等有着密切的关系，图2、图3分别给出了太阳电池温度在25℃时，工作电压、电流和日照的关系曲线及太阳电池的输出功率和日照（S）、U之间的曲线。 从图2可以看出，曲线上任一点处的功率为P=UI，其值除和U、I有关外，还与日照（S）、太阳电池温度等有关。由图3进一步可知，由于太阳电池的工作效率等于输出功率与投射到太阳电池面积上的功率之比，为了提高本系统的工作效率，必须尽可能地使太阳电池工作在最大功率点处，这样就可以以功率尽可能小的太阳电池获得最多的功率输出。在图2和图3中，A、B、C、D、E点分别对应不同日照时的最大功率点。
图2 工作电压、电流和日照关系曲线 图3 输出功率和日照关系曲线 1.1.2 太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT） 由图1可知，系统首先采用太阳电池阵列对蓄电池进行充电，以化学能的形式将太阳能储存在蓄电池中。在这个过程中，通常采用自寻最优控制方式使太阳电池在最大功率点处工作。整个控制过程可以分解成两个阶段进行： 1）确定出太阳电池工作在最大功率点时的输出电压值Uref； 2）改变太阳电池对蓄电池的充电电流使太阳电池的输出电压稳定在Uref。 这两个阶段是由控制电路通过检测太阳电池的输出电压和电流，采用逐次比较法来实现的。 1.2 逆变器设计 1.2.1 逆变电路设计 正弦波逆变环节采用单相全桥电路，用IGBT作逆变电路的功率器件。IGBT 是电压控制型器件，它集功率MOSFET和双极型晶体管的优点于一体，具有驱动电路简单、电压和电流容量大、工作频率高、开关损耗低、安全工作区大、工作可
毕业论文DCAC逆变器的设计
1 绪论 (1) 1.1 DC/AC逆变器的基本概念 (2) 1.2 逆变器的分类和用途 (3) 1.2.1 逆变器的基本分类 (3) 1.2.2 逆变器的用途 (4) 1.3 DC/AC逆变器的发展背景和发展方向 (4) 1.3.1 DC/AC逆变器的发展背景 (4) 1.3.2 DC/AC逆变器的发展方向 (5) 2 逆变器的主电路研究 (6) 2.1逆变系统基本工作原理 (6) 2.2 SPWM波的生成原理及控制方法分析 (6) 2.2.1 PWM控制的理论基础 (7) 2.2.2 PWM逆变电路及其控制方法 (8) 2.3 逆变器的主电路分析 (10) 2.3.1 低频环节逆变技术逆变器 (10) 2.3.2 高频环节逆变技术 (13) 3 小功率光伏并网系统的逆变器设计 (15) 3.1光伏发电的发展现状及前景 (15) 3.1.1 国外光伏发电现状及前景 (15) 3.1.2 国内光伏发电现状及前景 (16) 3.2 并网逆变器的拓扑 (16) 3.2.1低频环节并网逆变 (17) 3.2.2 高频环节并网逆变 (18) 3.2.3非隔离型并网逆变 (18) 3.3 小功率光伏并网逆变器的设计 (19) 3.3.1 小功率光伏并网逆变器的工作原理 (19) 3.3.2系统控制方案 (20) 3.3.3 TMS320F240软件控制流程 (25) 3.3.4系统保护 (26) 4 光伏并网逆变器的控制策略研究 (28) 4.1 输出控制方式 (28) 4.2 输出电压控制策略 (28) 4.3 输出电流控制策略 (29) 4.4 控制策略的选择和参考电流的确定 (30) 5总结 (32) 1 绪论
船用交直流双输入中频逆变器的研制
船用交直流双输入中频逆变器的研制 发表时间：2017-10-19T16:46:29.027Z 来源：《电力设备》2017年第15期作者：于进海 [导读] 摘要：现代舰船系统中需要将工频交流电转换为400Hz中频交流以供给雷达、声纳等设备使用 （连云港杰瑞电子有限公司江苏连云港 222006） 摘要：现代舰船系统中需要将工频交流电转换为400Hz中频交流以供给雷达、声纳等设备使用，同时需要蓄电池冗余供电以提高中频电源的可靠性。根据实际的应用需求，本文研究了交直流冗余供电中频逆变电源的电路架构，并依据供电特点和负载特性优选了合理的电路拓扑：交流输入时前级采用PFC+半桥LLC电路，直流输入时前级采用Boost+推挽级联式电路，后级采用开环三相半桥逆变电路，并依此研制出性能指标满足使用要求的样机。 关键词：双输入、逆变器 The Development of Double Input Intermediate Frequency Inverter for Vessel Abstract: Radar, sonar and other equipments in the modern vessel need 400 Hz intermediate frequency power supply which is converted from the power frequency. Meanwhile, in order to ensuring the reliability , it usually needs to be equipped with battery to realize redundancy. According to the application requirements, the circuit structure of double input intermediate frequency inverter is researched. Furthermore, the most suitable circuit topologies are selected upon the features of the input and load: the PFC circuit plus half-bridge LLC circuit applied with the AC power-in , the cascaded circuit of Boost and push-pull applied with the DC power-in, the open-loop three-phase bridge inverter circuit is selected for the DC/AC. At last, the prototype is developed meeting the requirements of application. Keywords： double input、inverter 在舰船中需要将工频交流电转换为400Hz中频交流电以供给雷达、声纳等设备使用；并且要求在工频供电故障的情况下由蓄电池提供冗余供电。因此，需要设计将发电机产生的工频交流电或蓄电池提供的直流电变换为所需要的400Hz三相交流电的逆变装置，这对于整个舰船系统的正常工作和作战性能有着至关重要的作用。本文依据实际应用需求，研制一款船用双输入冗余供电中频逆变器。逆变器输入为工频交流220VAC±20%和直流14VDC～36VDC，交流输入为主，输出为三相115V/400HZ（线电压，相电压为66.5VAC/400Hz），最大输出功率为300VA。 1 电路架构选择 为了减小逆变器的体积和重量，选择将隔离变压器放置在前级AC-DC或DC-DC变换电路中；针对交流和直流双输入供电的要求，逆变器内部需要完全包含AC-DC-AC和DC-DC-AC两个变换电路及两个变换电路之间工作切换控制电路，内部架构可以选择在最终交流输出处并联、正负电压母线并联和隔离变压器前并联等三种方式实现冗余供电。正负电压母线并联具有电路结构简单、控制方便和变换级数少便于提高效率等优点，是本文的优选架构，如图1所示。 2 前级AC-DC电路设计 交流输入电压范围为220VAC±20%，采用功率因数校正（PFC）电路+DC/DC变换电路的两级式功率变换架构，电路结构如图2所示。 PFC电路实现输入功率因数校正，同时将宽范围变化的交流输入电压变换为稳定的直流电压，选择Boost升压功率因数校正电路,控制芯片选择Ti公司的UC3854BDW，输出电压设定为400VDC。 DC/DC变换电路实现将PFC电路输出的400VDC电压隔离变换为约正负105VDC：为提高变换效率，采用LLC半桥串联谐振变换电路；副边输出高电压，选择变换器的开关频率低于电路的谐振频率，以实现整流二极管零电流关断，从而减小二极管反向恢复损耗，LLC 变换电路的主控芯片选择ST公司的L6599。 3 前级DC-DC电路设计 直流输入范围为14～40VDC，母线输出电压约正负105VDC，升压比达到1:15，隔离变压器难以设计，且高压输入时，开关断损耗占据大部分，导致DC-DC的变换效率偏低。故设计中选择Boost+推挽电流反馈级联式升压变换电路，其中推挽环节两个开关管工作在50%的定占空比，电压调节由Boost级来实现，电路结构如图3所示。电感连接推挽隔离变压器的输入端，相当于电流源输入，因此推挽级两MOS 管的驱动之间必须有一定的共通时间，给电感电流提供通路，避免其损坏功率MOS管。变换电路的主控制芯片选择TI公司的级联控制芯片
零相位数字滤波器在非平稳信号处理中的应用
文章编号:1673-0291(2011)06-0049-08 零相位数字滤波器在非平稳信号处理中的应用 常 广,鄢素云,王 毅 (北京交通大学电气工程学院,北京100044) 摘 要:研究零相位数字滤波器在进行非平稳信号滤波时的特点.选用一种典型带通零相位数字滤波器,以非平稳调幅信号作为滤波器输入,进行仿真分析.将零相位数字滤波器与小波包分解重构和经验模态分解方法的滤波能力进行了比较.探讨了零相位数字滤波器在处理非平稳调幅信号时 存在的过渡过程,及对滤波结果幅值和频率的影响.论述了滤波误差与滤波器参数、输入信号特性和信噪比等因素的关系.提出了分段零相位滤波器方法,改善了滤波器性能.最后,以一个实测的振荡信号对上述分析进行了验证.为在非平稳信号处理中,正确使用零相位数字滤波器提供了参考.关键词:数字滤波器;零相位;调幅信号;非平稳信号;分段零相位数字滤波中图分类号:TM 930 文献标志码:A Application of zero -phase digital filter on non -stationary signal processing CHAN G Guang ,YAN Suyun ,WAN G Yi (School of Electrical Eng ineering,Beijing Jiaotong U niversity,Beijing 100044,China) Abstract:T he characteristics of zero -phase dig ital filter w hen being utilized to process the non -station -ary signals are studied.Ty pical band -pass zero -phase digital filters are simulated.And non -stationary amplitude -modulation signals are selected to be input of the simulation.Wavelet packet decomposition and reconstruction,empirical mode decomposition and the zero -phase dig ital filter are applied to com -pare their band -pass filter capabilities.The simulation demonstrates the transition process in non -sta -tionary signal filtering.And it clarifies amplitude characteristics,and frequency characteristics existing in filtering the non -stationary am plitude -modulation signal in detail.This article also discusses the rela -tionship between error and filter parameters,characteristics of input sig nal and signal to noise ratio of input sig nal.A segment zero -phase dig ital filter m ethod is proposed in this paper to enhance the perfor -mance of the normal zero -phase dig ital filter.The segment zero -phase digital filter is em ployed in ex -tracting the main component from a real oscillation signal to verify the validity of the new zero -phase filtering method.The study prov ides support for proper usage of zero -phase digital filter applied on non -stationary signal processing.Key words:dig ital filter;zero -phase;amplitude -modulation signal;non -stationary sig nal;segment ze -ro -phase dig ital filter 收稿日期:2011-05-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60674013); 十一五 国家科技支撑计划(2009G09-1-5)作者简介:常广(1978 ),男,湖南汨罗人,博士生,主要研究方向为智能电器、机电系统状态检修.email:guang -chang@https://www.360docs.net/doc/0418816503.html,. 王毅(1958 ),男,辽宁沈阳人,教授,博士,博士生导师.email:yw ang5@https://www.360docs.net/doc/0418816503.html,. 数字滤波是数字信号处理的常用手段.普通的数字滤波器在滤波时存在一定的相移.为解决该问 题,零相位数字滤波器被引入到数字信号处理领域中.依据正向序列和翻转序列所处位置的不同,主要 第35卷第6期 2011年12月 北 京 交 通 大 学 学 报 JOU RN AL O F BEIJIN G JIAOT O NG U N IV ERSI T Y V ol.35N o.6Dec.2011
逆变电源控制算法哪几种
https://www.360docs.net/doc/0418816503.html,/ 逆变电源广泛运用于各类：电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。 在电路中将直流电转换为交流电的过程称之为逆变，这种转换通常通过逆变电源来实现。这就涉及到在逆变过程中的控制算法问题。 只有掌握了逆变电源的控制算法，才能真正意义上的掌握逆变电源的原理和运行方式，从而方便设计。在本篇文章当中，将对逆变电源的控制算法进行总结，帮助大家进一步掌握逆变电源的相关知识。 逆变电源的算法主要有以下几种。 数字PID控制 PID控制是一种具有几十年应用经验的控制算法，控制算法简单，参数易于整定，设计过程中不过分依赖系统参数，可靠性高，是目前应用最广泛、最成熟的一种控制技术。它在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到了广泛的应用。将其数字化以后，它克服了模拟PID控制器的许多不足和缺点，可以方便调整PID参数，具有很大的灵活性和适应性。与其它控制方法相比，数字PID具有以下优点：
https://www.360docs.net/doc/0418816503.html,/ PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果。 PID控制在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参数的变化对控制效果影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性。 PID算法简单明了，便于单片机或DSP实现。 采用数字PID控制算法的局限性有两个方面。一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度；另一方面，采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。 状态反馈控制 状态反馈控制可以任意配置闭环控制系统的极点，实现了逆变电源控制系统极点的优化配置，有利于改善系统输出的动态品质，具有良好的瞬态响应和较低的谐波畸变率。但在建立逆变器的状态模型时将负载的动态特性考虑在内，因此状态反馈控制只能针对空载和已知的负载进行建模。由于状态反馈控制对系统模型参数的依赖性很强，使得系统的参数在发生变化时易导致稳态误差的出现和以及动态特性的改变。例如对于非线性的整流负载，其控制效果就不是很理想。
光伏逆变器概述(完整版)
光伏逆变器概述 工作原理及特点 工作原理： 逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。 特点： （1）要求具有较高的效率。 由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。 （2）要求具有较高的可靠性。 目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 （3）要求输入电压有较宽的适应范围。 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 光伏逆变器分类 有关逆变器分类的方法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器；根据逆变器使用的半导体器件类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。
1、集中型逆变器 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGB T功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。 2、组串型逆变器 组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引人"主-从"的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。 3、微型逆变器 在传统的PV系统中，每一路组串型逆变器的直流输入端，会由10块左右光伏电池板串联接入。当10块串联的电池板中，若有一块不能良好工作，则这一串都会受到影响。若逆变器多路输入使用同一个MPPT，那么各路输入也都会受到影响，大幅降低发电效率。在实际应用中，云彩，树木，烟囱，动物，灰尘，冰雪等各种遮挡因素都会引起上述因素，情况非常普遍。而在微型逆变器的PV系统中，每一块电池板分别接入一台微型逆变器，当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。在实际应用中，若组串型逆变器出现故障，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器故障造成的影响相当之小。 4、功率优化器 太阳能发电系统加装功率优化器(Optimizer)可大幅提升转换效率，并将逆变器(Inverter)功能化繁为简降低成本。为实现智慧型太阳能发电系统，装置功率优化器可确实让每一个太阳能电池发挥最佳效能，并随时监控电池耗损状态。功率优化器是介于发电系统与逆变器之间的装置，主要任务是替代逆变器原本的最佳功率点追踪功能。功率优化器藉由将线路简化以及单一太阳能电池即对应一个功率优化器等方式，以类比式进行极为快速的最佳功率
光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究
光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究 摘要：光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地抑制谐波污染，本文提出了一种新的无源滤波器的结构设计，并且建立了一个交直交变流器与无源滤波器的Simulink 仿真模型。通过比较接入无源滤波器前后电流和电压的变化，对电流和电压波形进行傅里叶变换，得到它的频谱分析曲线。仿真结果表明：该滤波器的设计方法具有可行性和有效性，能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量，并且满足当前电力系统的要求。 关键词：光伏逆变器；无源滤波器；傅立叶变换 0 引言光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地提高电能质量，洁净电网，电网谐波治理问题已经愈来愈引起国内外学者和专家关注[1]。 滤波器具有消除谐波和提供无功补偿的功能，在治理谐波的问题上处于重要的位置。传统的滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。有源滤波器存在着高成本、功能单一等缺点的限制，同时光伏发电系统受阳光、温度等不确定因素的影 响比较大，使得光伏阵列的直流母线利用率较低[2] 。无源滤波
器因其结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点，成为电力系统中最普遍的谐波抑制设备[3] 。在交流系统中，无源滤波器不仅可以起到滤波作用，而且还可以兼顾无功补偿的需求。因此它成为传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段。 本文提出了一种新的无源电力滤波器，理论分析了该无源滤波器的可行性。利用Simulink 搭建系统仿真模型，同时采集滤波前和滤波后的电压、电流量，分别对其进行傅立叶变换，得到相应的频谱分析曲线。仿真结果表明，该无源滤波器能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量。 1无源滤波器的结构设计 无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联[4]。本文中无源滤波器是通过电感、电容和电阻一系列的串并联来达到滤波的效果，其结构简图如图 1 所示。 图 1 中所示的U、V、W 分别代表光伏逆变器输出的三相交流电。由于这其中含有很高的高频分量，因此我们通过必须接入三相无源滤波器，滤去当中的谐波分量来满足电力系统的要求。其中，电感L10和L20是含有电阻性的电感，L1 是纯电感，串联在电网当中的电感L1 主要是滤去电网中 电压的谐波分量。无源滤波器作为低通滤波器，频率高于其谐振
逆变器的基本知识
浅谈光伏发电系统用逆变器的基本知识 逆变器的概念 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。 现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一门科学技术。它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制（ＰＷＭ）技术等学科基础之上的一门实用技术。它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电路和逆变控制技术３大部分。 逆变器的分类 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 １．按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ；高频逆变器的频率一般为十几ｋＨｚ到ＭＨｚ。 ２．按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。 ３．按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 ４．按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 ５．按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（ＩＧＢＴ）等均属于这一类。 ６．按直流电源分，可分为电压源型逆变器（ＶＳＩ）和电流源型逆变器（ＣＳＩ）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 ７．按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。
电压控制逆变器
电压控制逆变器 The voltage control inverter 为了获得高性能的逆变器，设计控制器的控制目标包括提高输出电压稳态和动态性能2个方面。目前，有关逆变器的控制方法除了工程应用成熟的PID控制［1-2］外，主要还有重复控制［3-4］、滑模控制［5-6］、无差拍控制［7-8］、模糊控制［9-10］及各种复合控制［11-14］等，这些控制方法在提高输出电压的稳态精度和负载变化时的动态响应方面，取得了一定的研究成果。然而以上控制方法主要从输出端考虑，很少考虑输入端对输出的影响，以电压源逆变器为例，以上控制方法在设计时一般都把直流输入电压看作恒定不变的。实际情况是，直流输入电压由于前级不可控整流或本身输入电压不稳定的影响并 不是恒定直流，另外负载电流中若含有谐波也会在直流输入电压上产生谐波电压［15］。此外，以上控制方法中除了PID控制，大部分 控制方法由于其复杂控制算法只能用数字控制来实现，且因条件限制不能很好地广泛应用于实践。为此，本文以常见的单相全桥逆变器为例，在传统电压模式基础上，提出了一种前馈型电压模式控制方案，控制原理上利用开关变换器稳态输入／输出占空比关系构造变换器 的控制方程，引入输入电压前馈使得其波动不会对输出电压产生影响，同时在无积分反馈环节下输出电压就能稳定跟踪参考信号，避免了PID控制中为提高稳态精度而引入积分环节造成系统稳定性下降和 动态性能滞后的影响。控制实现上采用输入电压积分电路来求解方程中的开关占空比，控制电路结构简单，便于用模拟电路实现。进行了
性能分析并与采用传统PID控制的逆变器模型进行比较，理论分析 表明前馈型电压模式控制逆变器具有稳态跟踪性能好、抗输入电压扰动以及对负载跳变动态响应好的优点。进行了仿真对比并设计了2种控制方法的模拟电路进行实验验证，结果表明理论分析的正确性和前馈型电压模式控制的有效性。 1前馈型电压模式控制逆变器原理 本文研究的对象为单相全桥电压源逆变器，如图1所示。4只功率开关管分为2组，其中VT1和VT4为一组，VT2和VT3为一组，输入直流电压ui经2组开关交替导通和关断，得到输出交流方波电压ud，再经LC低通滤波器后得到交流正弦输出电压uo。假设负载为纯电阻负载，同时忽略电感和电容的串联等效电阻。要使输出电压uo跟踪参考电压信号uref，最基本的控制方法是电压模式闭环反馈PID控制，一般需要引入积分环节来提高稳态精度，仅有比例环节很难实现输出电压稳定跟踪，但是引入积分环节又会带来一些问题，如降低系统稳定性和影响动态性能。此外，在输入端由于实际逆变器中直流输入电压并不是恒定不变的，在仅有反馈的情况下输出电压受输入电压波动的影响。为此，在传统电压模式结构基础上，考虑在无积分环节时仍能保证输出电压的稳态精度，同时引入输入电压前馈来消除其波动对输出电压的影响。本文所提前馈型电压模式控制原理如图2所示，在PWM时引入输入电压前馈，由于稳态时输入／输出电压在一个开关周期存在固有的占空比关系，因此由输入／输出电压可以利用PWM 比较器和积分复位电路得到稳态占空比，即稳态时可得d=g（ui，uo），
IIR、FIR--滤波器函数使用方法(非常有用)
MATLAB滤波器函数 Matlab信号处理工具箱函数和IIR、FIR函数 波形产生和绘图 chirp 产生扫描频率余弦 diric 产生Dirichlet函数或周期Sinc函数 gauspuls 产生高斯调制正弦脉冲 pulstran 产生脉冲串 rectpuls 产生非周期矩形信号 sawtooth 产生锯齿波或三角波 sinc 产生sinc函数 square 产生方波 strips 产生条图 tripuls 产生非周期三角波 滤波器分析和实现 abs 绝对值（幅值） angle 相位角 conv 卷积和多项式乘法 conv2 二维卷积 fftfilt 基于FFT重叠加法的数据滤波 filter 递归（IIR）或非递归（FIR）滤波器的数据滤波 firter2 二维数字滤波 filtfilt 零相位数字滤波
filtic 函数filter初始条件确定 freqs 模拟滤波器频率响应 freqspace 频率响应的频率空间设置 freqz 数字滤波器频率响应 grpdelay 群延迟 impz 数字滤波器的脉冲响应 latcfilt 格型梯形滤波器实现 unwrap 相位角展开 zplane 零极点图 IIR与FIR MATLAB下设计IIR滤波器可使用Butterworth函数设计出巴特沃斯滤波器，使用Cheby1函数设计出契比雪夫I型滤波器，使用Cheby2设计出契比雪夫II型滤波器，使用ellipord函数设计出椭圆滤波器。下面主要介绍前两个函数的使用。与FIR滤波器的设计不同，IIR滤波器设计时的阶数不是由设计者指定，而是根据设计者输入的各个滤波器参数（截止频率、通带滤纹、阻带衰减等），由软件设计出满足这些参数的最低滤波器阶数。在MATLAB下设计不同类型IIR滤波器均有与之对应的函数用于阶数的选择。 一、巴特沃斯IIR滤波器的设计 在MATLAB下，设计巴特沃斯IIR滤波器可使用butter函数。 Butter函数可设计低通、高通、带通和带阻的数字和模拟IIR滤波器，其特性为使通带内的幅度响应最大限度地平坦，但同时损失截止频率处的下降斜度。在期望通带平滑的情况下，可使用butter函数。 butter函数的用法为： [b,a]=butter(n,Wn,/ftype/) 其中n代表滤波器阶数，Wn代表滤波器的截止频率，这两个参数可使用buttord 函数来确定。buttord函数可在给定滤波器性能的情况下，求出巴特沃斯滤波器的最小阶数n，同时给出对应的截止频率Wn。buttord函数的用法为： [n,Wn]= buttord(Wp,Ws,Rp,Rs) 其中Wp和Ws分别是通带和阻带的拐角频率（截止频率），其取值范围为0至1之间。当其值为1时代表采样频率的一半。Rp和Rs分别是通带和阻带区的波纹系数。 不同类型（高通、低通、带通和带阻）滤波器对应的Wp和Ws值遵循以下规则：1．高通滤波器：Wp和Ws为一元矢量且Wp>Ws； 2．低通滤波器：Wp和Ws为一元矢量且Wp 光伏发电系统中逆变器的原理与应用 目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ等），很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用成熟的市场模式，今后交流光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。 光伏发电系统对逆变电源的要求 采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变器四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变器是关键部件。光伏发电系统对逆变器要求较高： １．要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。 ２．要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。 ３．要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如１２Ｖ蓄电池，其端电压可在１０Ｖ～１６Ｖ之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。 ４．在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要求，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦波电流。 逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到２２０Ｖ，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如１２Ｖ、２４Ｖ，就必须设计升压电路。 第一章绪论 1 绪论 1.1 论文研究背景及意义 太阳能光伏发电技术己历经了半个多世纪的发展。目前全世界太阳能电池组件的年产量已达2000MWp以上，2005年投入应用的太阳能光电系统的累计容量已超过2200MWp，太阳能已成为全球发展最快的能源【1】。预计到2010年，全世界太阳能电池组件年产量将高达 3.2GWp。太阳能光伏发电系统正迈向大规模的商业应用。一方面，兆级光伏电站不断出现，最大的已达到6.5MWp，正在建造的最大规模为64MWp。另一方面，近年来许多国家的政府都非常重视发展太阳能屋顶光伏发电系统【2】。 1990年德国率先提出并实施“一千屋顶计划”，在居民住宅屋顶上安装容量为太阳能并网发电系统。由于采取了一些优惠政策，项目结束时共安装1～5KW的屋顶太阳能并网发电系统2056套。1999年1月进一步提出了“十万屋顶计划”，到2000年安装太阳能发电系统容量超过40MW【3】。现在德国的太阳能发电市场已从探索阶段发展成为繁荣的专业市场。日本从20世纪70年代开始连续制订和实施了几个太阳能发电发展5年计划，到1996年底己安装2700套并网户用太阳能发电系统，每套容量平均为3MW。同时，日本政府又提出“30年计划”，预计到2030年光伏发电总容量达100GWp。目前日本的光伏组件产量己超过美国居世界第一位。意大利1998年实施“全国太阳能屋顶计划”，总容量为50MWp。在这类系统中，规模最大的是1997年6月美国总统克林顿在联合国环境发展会议上宣布的“百万太阳能屋顶计划”，到2010年将安装101.4万套光电系统，总安装容量高达3025MWp。欧盟在1997年11月26日发表了名为《能源的未来:再生能源》的欧盟战略与行动白皮书提出，到2010年在欧盟范围内要安装100万套太阳能发电系统，其中50万套为屋顶太阳能并网发电系统，需要光伏组件l000MW，另外50万套是为乡村供电的独立太阳能发电系统。这就需要将目前30MW的光伏组件的年产量扩大100倍(3GW)。与之相比，中国光伏产量在过去的十年中始终徘徊在1.5～2.0MW之间，2001年总产量约为4.0MW，在世界光伏产量中所占的比例逐年减少，说明潜在的中国光伏市场需求量十分巨大【4】。按NREL(美国国家可再生能源实验室)所作的估计，到2010年太阳能发电电价将可与常见能源电价相当。多数人认为到下世纪中叶，太阳能发电量将占世界总发电量的15～20％，超过核电，成为人类的基本能源之一。与此同时，作为上述应用系统的关键装置——可并网运行光伏逆变器的研制无疑也成为世界上太阳能光伏发电领域中最热门的研究方向之一，对它的研究和开发是太阳能应用推广的必然要求，并存在着巨大的市场前景。 目前，我国正处于经济转轨和蓬勃发展时期，能源问题较为严峻，城市中由于大量使用化石能源，导致环境持续恶化。2000年世界卫生组织公布的世界上污染最严重的十个大城市中，中国占了八个，其中北京居于第七位。大力发展太阳能并网发电发电将有助于 一种数字控制SPWM逆变器的设计 王伟，尹真，黎昌浪 (西北工业大学，陕西西安710072) 摘要：研究了一种数字控制逆变器，采用智能功率模块Ps21865，减少了系统的复杂性，提高系统的可靠性。分析了单极性sPwM控制策略的优点和应用场合，给出了基于转速／电流双闭环控制的sPwM 阈制策略，完成了对直流变频空调压缩机的控制，并给出实验波形。 关键词：sPwM逆变器；单极性；智能功率模块；双闭环控制 O引言 随着电力电子技术的发展，各种逆变器在各行业中应用十分广泛。具有高速运算能力的DsP的问世，使逆变器控制的全数字化成为现实，许多先进的现代控制理论和方法在逆变器中得到应用，使逆变器的稳定性和可靠性大幅度提高。目前正弦脉宽调制技术SPwM是应用最广泛的技术。与PwM方波驱动相比，正弦波驱动时无刷直流电动机的机械特性和转矩特性并无明显变化，但是采用正弦波驱动方式的无刷直流电动机，具有效率高、转矩波动小、噪声低、响应快、调速特性好、运行可靠、控制特性优良等优点。sPwM 制驱动又可以分为单极性驱动和双极性驱动两种。双极性驱动适合于对效率没有要求的高精度伺服应用场合，而对于像家电这类对系统能效有较高要求而调速控制精度要求不是很高场合，更适合采用单极性驱动。本文设计了一种数字控制逆变器，采用智能功率模块和单极性sPwM控制策略，完成了转速／电流双闭环控制。 l逆变器电路设计 常用的电力电子全控型功率半导体器件有晶闸管、功率场效应管、双极型晶体管等。功率场效应管具有开关速度高、电压控制实现简单等优点，但是器件导通时压降较大，且电压、电流容量相对较小；双极型晶体管的优缺点则正好与功率场效应管的优缺点相反。绝缘栅一双极型复合晶体管(以下简称IGBT)是功率场效应管与双极型晶体管所形成的复合器件，综合了两者的优点，广泛应用于各种大中型电力电子装置当中。 各种分立型功率器件需要设计专门的驱动电路才能实现使器件工作在开关状态并获得较低的动静态 损耗的效果，而随着功率器件工作频率不断提高，分立元件固有的引线电感、寄生电容等对器件造成了更 光伏逆变器的概述： 一：逆变器的概述： 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。 光伏逆变器产品发展历程： SMA是全球最早生产光伏逆变器的生产企业，占全球市场33%左右的市场份额，为全球光伏逆变器领军企业，其产品发展历程具有一定的代表性。 SMA公司光伏逆变器产品发展情况 国内外技术对比分析： 目前我国在小功率逆变器上与国际处于同一水平，在大功率并网逆变器上，合肥阳光电源大功率逆变器2005年已经批量向国内、国际供货。该公司250KW、500KW等大功率产品都取得了国际、国内认证，部分技术指标已经超过国外产品水平，并在国内西部荒漠、世博会、奥运场馆等重点项目上运行，效果良好。 光伏逆变器供应企业 国内逆变器的主要生产企业 光伏逆变器的分类：光伏逆变器按宏观可分为： 1.普通型逆变器 2.逆变/控制一体机 3.邮电通信专用逆变器 4.航天、军队专用逆变器 １．按逆变器输出交流电能的频率分： （1）工频逆变器 工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器 （2）中频逆器 中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ （3）高频逆变器 高频逆变器的频率一般为十几KＨｚ到ＭＨｚ。 ?按逆变器输出的相数分可分为： （1）单相逆变器 （2）三相逆变器 （3）多相逆变器 ?按照逆变器输出电能的去向分可分为：（1）有源逆变器 （2）无源逆变器 ?按逆变器主电路的形式分可分为：（1）单端式逆变器 （2）推挽式逆变器 （3）半桥式逆变器 （4）全桥式逆变器 matlab 之经典数字滤波函数介绍 南京理工大学仪器科学与技术专业 谭彩铭 2010-3-12 1 butter 函数 设计一个9阶高通Butterworth 数字滤波器，截止频率为300Hz 图 1 图2 下面看一看freqz 函数 例如对离散系统传递函数121 2 (1)(2)(3)()(1)(2)(3)b b z b z H z a a z a z ----++= ++ freqz 函数的的主要计算环节是计算()s jw T H e 编写下图所示程序验证之 图3 图4 可见h1和h相等 图2中出现小于-360度是否表达其他不同的意义？-361度和-1度有什么区别吗？对于正弦波应该是一样的，故理论上说应该没有区别。 butter函数的原理是什么？ 顾名思义，butter函数的原理是基于Butterworth滤波器。 这里始终要带着这个问题去研究，滤波系数本身有什么特性竟然可使低频的滤掉，高频的通过，其实这里想要寻找的是敏捷控程，理论上这个问题的答案已经很成熟。 2 impinvar函数 用冲击响应不变法数字仿真模拟Butterworth滤波器，程序如下。 图5 3 bilinear 函数 用双线性变换法数字仿真模拟Butterworth 滤波器，程序如下。 图6 4 fir1函数 由理想滤波器幅频特性反推滤波系数，得出来的系数数量是无穷多的。故可采用加窗的方法舍去部分，留下有限的滤波系数数量，使仍能基本达到需要的滤波效果。 图 7 图8 5 fir2函数 fir2函数的基本原理同fir1函数，它的功能更进一层，可以设计任意形状的频率响应图形。 图 9光伏发电系统中逆变器的原理与应用
可并网运行光伏逆变器的研制
一种数字控制SPWM逆变器的设计
光伏逆变器简介(最全)
matlab之经典数字滤波函数介绍