半实际正弦波逆变器制造技术

一种半实际正弦波逆变器，属正弦波逆变器。包括逆变电路和逆变控制电路，其中逆变电路包括直流辅助电源、逆变等效电路、小功率ＬＣ滤波器、小容量负载，逆变控制电路包括基于数字信号处理器ＤＳＰ的控制器、输出电压采样电路，应用于正弦波逆变器的控制参数调试和并联运行调试。通过对实际逆变器的功率开关管、驱动控制电路、直流输入电源等环节用基于运放和直流辅助电源构成的低压放大电路进行等效，得到与实际逆变器具有相同控制特性的半实际逆变器，在半实际逆变器中调试的ＤＳＰ控制参数可直接应用于真实逆变器。本发明专利技术无需功率元件和直流输入电源，应用于逆变器单机及其并联系统控制参数调试，并且实验没有危险性，调试成本低、效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于正弦波逆变器控制及并联控制
，特别涉及至单相和三 相正弦波逆变器、单相和三相在线式不间断电源(UPS)等的单机控制和并联运行的方法和实现技术。二、
技术介绍
基于DSP控制的正弦波逆变器的结构框图如图1所示，由逆变电路和逆变 控制电路组成，其中逆变电路主要包括直流输入电源、由功率开关管组成的逆 变桥、LC滤波器、负载等，逆变控制电路中的驱动控制电路控制逆变桥的功率 开关管按设定的工作方式导通和关断，使逆变桥输出高频调制信号，通过LC 滤波器将直流输入电压转换为交流的正弦波输出电压，对负载供电。图2所示为全桥逆变器的驱动及功率电路，其中驱动控制电路的输入信号 A、 &、 c/3、 ^分别由逆变控制电路中的PWM信号产生电路提供。图3所示为 采用单极倍频SPWM调制方式时的带死区时间&的SPWM信号A、 ^、 cfe、 ^的产生原理。通常的正弦波逆变器中，逆变桥功率开关管的驱动信号是相互 隔离的，因此驱动控制电路中必需包含两路或以上的驱动用直流辅助电源。由 于逆变器中包括功率电路，逆变控制电路的"地" 一般与功率电路的"地"相 互隔离，输出电压采样电路中必须包含采样变压器或电压霍尔传感器，并且逆 变控制电路的直流辅助电源不能同时用作驱动用直流辅助电源。逆变器中LC滤波器的功率定额要与逆变输出电压和输出容量相适应，通 常滤波电感、滤波电容的体积较大。直流输入电源的电压较高，且其输出功率 与负载容量基本相同。由于逆变器中包含较多的功率元件，进行逆变器控制参 数调试时，通常的技术路线是通过仿真分析大致确定控制参数的取值范围， 降低直流输入电源的电压，在低压输出的条件下调试仿真得到的控制参数，然 后再逐渐升高输入电压，使逆变输出电压达到额定值。仿真得到的控制参数的实用性取决于建立的仿真模型与实际逆变器系统的一致性程度，通常仿真参数 不能直接应用于实际逆变器。此外，功率实验不可避免地具有一定的危险性， 逆变器调试过程中经常出现功率开关管或相关电路的损坏，增加了逆变器的设 计成本，降低了设计效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为提高逆变器控制参数的调试效率、降低逆变器设计成本， 提出一种与实际逆变器的控制特性相同的半实际正弦波逆变器。一种半实际正弦波逆变器，包括逆变电路和逆变控制电路，其特征在于， 所述的逆变电路包括直流辅助电源、逆变等效电路、小功率LC滤波器、小容 量负载；所述的逆变控制电路包括基于数字信号处理器DSP的控制器、输出电 压采样电路。上述逆变电路各组成电路及器件的相互连接关系是，输入端连于 直流辅助电源的逆变等效电路的输出端连于小功率LC滤波器，小容量负载连 于小功率LC滤波器的输出端；上述逆变控制电路各组成电路及器件的相互连 接关系是，与小功率LC滤波器输出相连的输出电压采样电路连接到基于数字 信号处理器DSP的控制器的输入，基于数字信号处理器DSP的控制器的输出 与逆变等效电路的输入相连。所述的基于数字信号处理器DSP的控制器的功能块中包括数字基准正弦信 号、电压调节器、PWM信号产生电路、求和电路，其中数字基准正弦信号经 求和电路连于电压调节器的输入端，电压调节器的输出经PWM信号产生电路 连于逆变等效电路的输入端，与小功率LC滤波器输出相连的输出电压采样电 路连于求和电路的输入，求和电路的输出与电压调节器的输入相连。所述的逆变等效电路包括SPWM信号综合电路、SPWM信号差动放大电 路、扩流电路，其中与基于数字信号处理器DSP的控制器的功能块中的PWM 信号产生电路的输出相连的SPWM信号综合电路经SPWM信号差动放大电路 连于扩流电路的输入端，扩流电路的输出连于小功率LC滤波器的输入。本专利技术的特点和技术效果1.无需功率元件和直流输入电源组成的功率电路，系统结构简单，成本较低；2. 适用于各种控制方式的正弦波逆变器单机调试，尤其适用于逆变器或不间断电源UPS的并联运行调试；3. 利用基于普通运放和直流辅助电源构成的低压放大电路对实际逆变器 的功率开关管、驱动控制电路、直流输入电源等环节进行等效，与小功率LC 滤波器、小容量负载、逆变控制电路一起构成与实际逆变器的控制特性相同的 半实际正弦波逆变器；4. 在半实际逆变器中调试的控制参数可以直接应用于实际逆变器系统；5. 半实际逆变器的逆变控制电路可以由数字信号处理器DSP实现，也可以 由模拟元件实现。四附图说明图l是逆变器结构框图2是全桥逆变器的驱动及功率电路；图3是单极倍频SPWM调制的工作原理；图4是本专利技术的半实际逆变器结构框图5是本专利技术的半实际逆变器的逆变等效电路功能框图6是逆变器传递函数控制框图7是本专利技术的半实际逆变器传递函数控制框图8是本专利技术的半实际逆变器等效传递函数控制框图9是本专利技术的实施例的逆变等效电路；图IO是本专利技术的实施例的输出波形，其中图10(a)为感性负载输出，图10(b)为突卸整流性负载。五具体实施例方式本专利技术的半实际正弦波逆变器的结构框图如图4所示，其结构与图1相比的差别在于逆变电路的构成方式发生了改变，图4中的逆变电路包括直流辅助电源、逆变等效电路、小功率LC滤波器、小容量负载，所有电路和器件处 理的均为小功率，而不是像图1中的逆变电路的各组成部分均为功率电路和功 率器件。图4中采用直流辅助电源、逆变等效电路对图1中的驱动控制电路、直流输入电源、由功率开关管构成的逆变桥等环节进行电路等效，对图1中处 理的功率信号进行成比例縮小，但保持系统的控制特性不变。本专利技术的逆变等效电路的功能框图如图5所示，主要由SPWM信号综合电 路、SPWM信号差动放大电路、扩流电路组成。逆变控制电路中基于数字信号 处理器DSP的控制器的功能块中的PWM信号产生电路为SPWM信号综合电 路提供四路SPWM信号《、J2、 c/3、 J4， SPWM信号综合电路的功能相当于图 1所示的实际逆变器的驱动控制电路、逆变桥及采用的SPWM控制方式。SPWM 信号综合电路输出两路信号A"mi、 A" 2，经SPWM信号差动放大电路，产生 与实际逆变器中的逆变桥臂电压形状完全相同、幅度成比例縮小的高频脉冲信 号，再经扩流电路实现电压跟随、电流放大的电压信号"^。半实际逆变桥中的直流辅助电源相当于实际逆变桥中的直流输入电源，t^信号经小功率LC滤波器后得到正弦波输出电压"。，负载电流由直流辅助电源、扩流电路提供。图6所示为实际逆变器传递函数控制框图，图中，",为基准正弦信号， 为电压调节器输出的调制信号，-l/C/，对应于采用的SPWM控制方式对基波信号的增益，^B为有效的占空比，[/rfe为直流输入电源电压，"^为逆变器桥臂电压，"。为逆变输出电压，G^(力为输出电压采样电路传递函数，"。/为输出电压 采样信号。图7所示为半实际逆变器传递函数控制框图，图中，^为基准正弦信号， "wg为电压调节器输出的调制信号，-1/" 对应于采用的SPWM控制方式对基 波信号的增益，As为有效的占空比，iCJ/血相当于直流母线电压，电压信号"^相当于桥臂电压，"。为逆变输出电压，m。/为输出电压采样信号，^ 。,(5)/^^为输出电压采样电路传递函数。对比图6和图7，两种传递函数控制框图中，基准正弦信号""调制信号 w^、有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半实际正弦波逆变器，包括逆变电路和逆变控制电路，其特征在于：所述的逆变电路包括直流辅助电源、逆变等效电路、小功率ＬＣ滤波器、小容量负载；所述的逆变控制电路包括基于数字信号处理器ＤＳＰ的控制器、输出电压采样电路，上述逆变电路各组成电路及器件的相互连接关系是，输入端连于直流辅助电源的逆变等效电路的输出端连于小功率ＬＣ滤波器，小容量负载连于小功率ＬＣ滤波器的输出端；上述逆变控制电路各组成电路及器件的相互连接关系是，与小功率ＬＣ滤波器输出相连的输出电压采样电路连接到基于数字信号处理器ＤＳＰ的控制器的输入，基于数字信号处理器ＤＳＰ的控制器的输出与逆变等效电路的输入相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何中一，邢岩，祁飚杰，吴红飞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]