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1、邵阳学院毕业设计（论文）1绪论1.1论文研究的背景和意义随着信息网络技术日新月异地发展,正弦波逆变电源作为新一代直流/交流转换电源已经广泛应用于电信、移动、联通、航空航天、金融管理、办公自动化、工业自动控制、医疗卫生、军事科研等各个领域。正弦波逆变电源利用蓄电池的直流电作为输入,经逆变后输出纯净的正弦波交流电,输出电压和频率极为稳定并可长期连续工作，消除了直接使用市电带来的供电中断、电压不稳、杂音干扰和雷电侵入等不利因素，同时克服了小型UPS供电时间短的致命缺陷,确保用电设备连续可靠的工作。配备正弦波逆变电源是系统安全、可
2、靠运行的最佳保障。本文所涉及的正弦波逆变电源是电力电子技术中的一个重要的组成部分,它的作用是将直流电能变换成电能质量较高的、能满足负载对电压和频率要求的交流电能。随着工业和科技技术的发展,用户对电能质量的要求越来越高,正弦波逆变器的应用面将会越来越广,同时电力电子技术的发展和各种控制技术的发展也必将推动正弦波逆变技术发展。1.2现代逆变电源技术发展现状及发展趋势1.2.1现代逆变电源技术的发展现状电源是电力电子技术的主要应用领域之一,正是电力电子技术的迅猛发展推动了电源技术的进步，可以说电力电子技术是电源技术的核心。推动逆
3、变电源技术发展的，主要有三个方面的因素。它们是电力电子器件技术,微处理器控制技术和PWM控制技术。（1）电力电子器件技术的发展现状自1957年美国通用电气节司(GE)开发的电力电子器件晶闸管问世以来,电力电子器件经历了四个阶段:以整流管、晶闸管为代表的第一阶段。主要应用在开关电源场合。第二阶段，以GTO、GTR等全控器件为代表的发展阶段。虽仍属电流型控制模式,但其应用使得准高频化得以实现。第三阶段,以功率MOSFET、IGBT等电压型全控器件为代表的发展阶段。MOSFET开关频率高(可达1MHz)，主要用于以上的超声100
4、kHz波电源,但缺点是在高压大电流场合功耗较大,因此大功率(1500W以上)有些困难。IGBT的开关频率日前可以在40-50kHz,功率可以达到39邵阳学院毕业设计（论文）5000W,它的价格较高,保护线路要求复杂。第四阶段，以SPIC(智能功率集成电路)、HVlC(高压集成电路)等功率集成电路为代表的发展阶段,使电力电子技术与微电子技术更紧密地结合在了一起。它实现了器件与电路的集成,强电与弱电、功率流与信息流的集成,成为机和电之间的智能化接口,是全新的智能化时代。这一阶段还处在初期发展中。（2）微处理器控制技术的发展近二
5、十年来,微处理器技术的取得了巨大进步,从1974年美国仙童公司生产出的第一块单片机开始,单片机如雨后春笋般大量涌现。它使得逆变电源控制系统的性能有了很大的提高。在超声波电源中,单片机主要用作数据采集和运算处理、电压电流调节、PWM信号生成、系统状态监控和故障自我诊断等,一般作为整个电路的主控芯片运行,完成多种综合功能。配合D/A转换器和MOSFET功率模块实现脉宽调制。另外,单片机还具有对过流，过热。欠压等情况的中断保护以及监控功能。数字信号处理器(DSP)是近年来迅速崛起的新一代可编程处理器,与单片机相比,DSP具有更快
6、的CPU,更高的集成度和更大容量的存储器。在超声波电源中,DSP可以完成除功率变换以外的所有功能,如主电路控制、系统实时监控及保护系统通信等。虽然DSP有着许多优点,但是它也存在一些局限性,一如采样频率的选择、PWM信号频率及其精度、采样延时、运算时间及精度等。这些因素会或多或少地影响电路的控制性能。但是随着DSP技术的发展,这些问题会逐步解决,同时DSP技术也会使一些传统的控制技术如PID控制技术焕发一新。（3）PWM控制技术的发展随着电压型逆变器在高性能电力电子装置币越来越广泛的运用,PWM技术作为核心技术,引起了人们
7、的高度重视,并得到越来越深入的研究。PWM控制信号的最初从采用模拟电路完成三角调制波和正弦波的比较产生,以控制功率器件的开关,到目前采用全数字方案,完成实时在线的PWM输出。SPWM控制波的产生从电源角度出发的自然采样法,近似自然采样的规则采样法,等面积采样法,发展到从控制对象角度出发的磁通正弦PWM控制技术,以及优化的PWM技术,包括特定谐波消去SPWM控制技术,转矩脉动最小PWM技术和随机PWM控制技术。39邵阳学院毕业设计（论文）随着逆变电源频率的提高,自关断器件的开关损耗已不容忽视,它不但严重降低了电源的效率,而且
8、对器件本身的损耗也很大,缩短了使用寿命,这也是电力电子技术发展所面临的一个问题。针对这个问题，软开关技术应运而生，在电力电子技术领域,出现了负载谐振技术、准谐振或多谐振技术、ZCS-PWM和ZVS-PWM技术、ZVT-PWM和ZCT-PWM技术以及移相桥ZVS-PWM技术。这些技术为逆变系统的数字化提供
