曹永强的开题报告—修改0330定稿

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1、毕业设计(论文)开题报告学生姓名：曹永强学号：20082250学　　院：　计算机与信息工程学院　　　专业：自动化设计(论文)题目：单相数字逆变电源的研究与设计指导教师：朱俊杰（副教授）2012年3月23日毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写1500字左右的文献综述（包括研究进展，选题依据、目的、意义）文献综述20世纪90年代以来，随着电力电子技术飞速地发展，新型电力电子器件，高集成度、高智能化IC和新型电路拓扑不断涌现，开关电源技术有了重大的进步和突破。

2、新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，许多新型稳压电源逐渐广泛应用于各个领域。逆变电源作为现代高频开关电源的一个分支，它有着广泛的用途,可用于各类交通工具,如汽车、各类舰船以及飞行器,在太阳能及风能发电领域,逆变电源有着不可替代的作用，许多新型电子、电气设备，家电领域以及工业设备领域因为逆变电源的广泛应用而有了质的飞跃。以工业焊割设备为例，经测算，一台400A数字逆变焊机每年可节电16825度，节约电费13292元。我国数字逆变焊割设备占整个电弧焊比重如果能在2015年从2009年的28%提高到50%

3、,按目前国内电弧焊机容量500万台、设备利用率60%保守推算,每年将在全国范围内节约工业用电70亿千瓦时（仅按替代传统焊割设备产生的节能效应计算，未考虑焊割设备市场容量未来增长情况），相当于两座百万千瓦装机容量火电厂全年发电量，可减少280万吨标准煤消耗和700万吨二氧化碳排放，并可为国家节约铜材约4.5万吨、钢材约2.8万吨。这只是逆变电源应用的冰山一角，它的成效已是十分显著，所以对逆变电源的研究是意义重大的。随着对逆变电源的性能要求越来越高，高性能的逆变电源必须满足：高输入功率因数，低输出阻抗；暂态响

4、应快速，稳态精度高；稳定性高，效率高，可靠性高，电磁干扰低等。要实现这些功能，都离不开数字化控制技术。传统的逆变电源多为模拟控制系统。虽然模拟控制技术已经非常成熟，但其存在很多固有的缺点：控制电路的元器件比较多，电路复杂，所占的体积较大；灵活性不够，硬件电路一旦设计好了，控制策略就无法改变；调试不方便，由于所采用器件特性的差异，致使电源一致性差，且模拟器件的工作点的漂移，导致系统参数的漂移。模拟方式很难实现逆变电源的并联，所以逆变电源数字化控制是发展的趋势，是现代逆变电源研究的一个热点。通过模拟、数字(A

5、/D)转换器，将微处理器与系统相连，在微处理器（单片机）中实现数字控制算法，然后通过输入、输出口或脉宽调制口（pulsewidthmodulation,PWM）发出开关控制信号。微处理器还能将采集的功率变换装置工作数据，显示或传送至计算机保存。一些控制中所用到的参考值可以存储在微处理器的存储器中，并对电路进行实时监控，这在很大程度上提高了电路系统的性能。采用数字逆变技术，可使所设计的电源具有多方面的显著优越性，主要为：1.可节省用电设备所需材料，明显地减小用电设备的体积和重量。因为变压器和电抗器在很大程度

6、上决定了用电设备体积和重量，如果我们将变压器绕组中所加电压的频率大幅度提高，则变压器绕组匝数与有效面积之积就会明显减小，变压器的体积和重量明显地减小。2.节能、高效。用电设备的变压器和电抗器的体积和重量大大减小，相应的功率损耗(主要为铁心磁损耗和导线耗能)也随之大幅减小，其有效功率输出可达到90%以上。而传统的用电设备有效功率输出只有40%～60%左右，严重浪费电力资源。3.动特性好、控制灵活。通过控制回路可灵活地调节输出电压或电流的幅度和频率，我们可以控制逆变电路的工作频率和输出时间的比例，从而使输出电

7、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。4.输出电压、电流的稳定性好。逆变用电设备抗干扰能力强，不易受电网电压波动的影响。对于微处理器的类型和控制算法的选择是研究数字逆变电源的关键所在。目前普遍采用的方案是用数字信号处理器（DigitalSignalProcessing，DSP）实现最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT）算法功能，然后由单片机执行辅助欠压保护，过流保护等软件的调整功能，此种方案能够很好的实现MPPT算法功能，但是外围电路比较复

8、杂，而且DSP元件的成本比较高。本设计采用STC12C5410AD单片机为主体控制电路，通过查表生成SPWM波，输出给DC-AC全桥电路，逆变后正弦波经过低通滤波电路送至工频变压器初级。单片机将信号源信号与输出信号进行比较，通过算法实现频率与相位的跟踪。此设计方案外部器件少，电路简单，实现了最大功率点跟踪，降低了能耗。系统总体设计框图如图：图1：系统设计总体框图参考文献[1]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].机械工业出版社,