Atmega16单片机单相正弦波逆变电源设计(2)

菜单

1．2 逆变电源技术现状

随着逆变器控制技术的迅速发展，电压型逆变电源设计中还出现了很多的变压、变频的控制方法。其中采用较多的控制技术是脉宽调制技术，又称PWM控制技术，即利用控制输出电压的脉冲宽度，将直流电压调制成等幅宽度可变的系列交流输出电压脉冲，来控制控制输出电压谐波的分布、输出电压的有效值和抑制谐波。运用PWM控制技术的逆变器具有动态响应良好，其在输出电压的质量和效率等诸多方面有着明显的优势。

目前，随着工业用的高速数字信号处理器的发展，正弦波逆变器的控制技术也由之前传统的模拟控制朝着数字化控制的方向发展。采用数字化控制，不但能大幅度的降低控制电路的复杂度，提高电源设计的灵活性，而且可以采用更为先进的控制技术，从而达到提高逆变电源系统输出波形的质量和可靠性的目的。

在正弦波逆变电源数字化控制方法中，目前世界研究的比较多的有重复控制、数字PID控制、双环反馈控制、无差拍控制、滑模变结构控制、模糊控制以及神经网络控制等。其中的PID控制方法是一种传统的控制方法，由于其算法简单，在设计过程中不过分依赖系统参数，可靠性高，PID控制方法在模拟控制的正弦波逆变电源系统中得到了较为广泛的运用。

1．3 逆变电源发展趋势

电子信息时代，电源系统已然成为了现代电子设备不可或缺的重要组成部分。早前在1969年诞生的逆变电源具有稳定性良好、可靠性高、调节特性优良、轻便、功耗低等特点，因此在电子以及电气领域得到了极其广泛的应用。在电力电子技术的应

用及各种电源系统中，逆变电源的技术都出浴一个核心地位。近年来的变化，不难看出现代逆变电源的发展主要表现出以下这几种趋势：（1）绿色化；（2）模块化；（3）数字化；（4）高频化。未来的电源技术还将朝着高效率、高功率因数和高可靠性方向发展，并减小对环境的污染，实现能源绿色化，这也是现代电源发展的必然结果。

2 逆变电源系统结构及其电路分类

2.1 逆变电源系统结构

逆变电源的系统结构如图2-1所示，是由整流电路、PWM逆变器、控制电路和变保护电路等环节组成。

逆变电源系统结构图

逆变电源系统各部分功能如下：

1. 整流电路：逆变电源的整流电路就是利用整流开关器件，如半导体二极管、晶闸管(可控硅)和自关断开关器件等，将交流电变换为直流电。除此之外，整流电路还应具有抑制电流谐波和功率因数调整功能。

2. 逆变电路：逆变电路的功能是将直流电变换成交流电，即通过控制逆变电路的工作频率和输出时间比例，使逆变电源的逆变器的输出电压或电流的频率和幅值按照人们的意愿或设备工作的要求来灵活地变化。

3. 控制电路：逆变电源的控制电路功能是按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变开关管的导通和关断，从而配合逆变器主电路使逆变电源完成逆变功能。

4. 辅助电路：辅助电路的功能是将逆变器的输入电压变换成适合控制电路工作需要的直流电压。对于交流电网输入，可以采用工频降压、整流、线性稳压等方式，当然也可以采用DC-DC变换器。

5. 保护电路：保护电路要实现的功能主要包括：输入过压、欠压保护;输出过压、欠压保护;过载保护;过流和短路保护;过热保护等。

2．2 逆变电路分类

逆变电路按直流电源的性质来分，可以分为电流型逆变电路和电压型逆变电路，电路结构图如图2-2中的a和b所示。在电流型逆变电中，直流侧串大电感，其主作用是抑制流波纹以及冲无功能量。流型逆变器特点有：直流路内阻呈现阻抗，交流侧出电流波形负载无关，输电压相位和统功率因数关，适用于容负载，反馈无时电流方向变，所以不需在功率器件端并联二极。在电压型逆变路中，直流侧并联有大滤波电容，其主要作用是抑制电压波纹。电压型逆变电路的特点有：直流回路内阻抗为低阻抗，交流侧输出电压波形与负载无关，相位会随着系统功率因数的变化而变化，适用于感性负载，为了给感性负载提供能力回馈通路，必须在开关管两端反并二极管 [3]