双通道谐波注入阶梯波合成逆变器仿真研究

目 录
一 .绪论 1
1.1 研究背景及研究意义 1
1.1.1逆变器的应用场合 3
1.1.2评价一个逆变器的质量 4
1.1.3拓扑发展 9
1.1.4阶梯波合成逆变器 11
二．阶梯波合成逆变器的输出特性 12
2.1电路拓扑 12
2.1.1 12阶梯波的电路拓扑及工作原理 16
2.1.2 24阶梯波的电路拓扑及工作原理 20
三．双通道谐波注入式式阶梯波合成逆变器 20
3.1 拓扑结构 21
3.2 谐波分析 21
3.3 传输特性分析 22
四． 仿真研究 23
4.1 MATLAB的介绍 23
4.2 建模及分析 24
五．结论及展望 26
参 考 文 献 28
一. 绪论
1. 课题背景及研究意义
电力电子技术的发展及应用
正如大家所知道的，电力电子器件的发展是电力电子技术的发展的根本出发点，由电力电子的发展过程和它所应用的部分，四个阶段视为电力电子发展的总体趋势：电力电子的第一阶段在1956至70年代初左右（也说是传统电力电子技术阶段）。晶闸管是这个阶段电力电子发展的重要体现（SCR和他的应用上，在这段时间内，为了解决晶闸管加负门级信号不能关断的问题，许多换向电路被开发出来，虽然这些电路的结构及其工作模式全十分繁琐，不过这在直流电机调速、电焊机、电加热、高压直流输电（HVDC）、感应加热这些方面有了大量的体现使用，十分成熟的技术在晶闸管中得到了表现。到了70年代的中期，不断成功开发出大功率GTR、功率MOSFET 以及高 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥ 
压大功率GTO这些器件，在这些器件与微处理器的结合使用上也有巨大的突破，使电力电子技术得到了飞快的发展，从而电力电子技术步入第二阶段的发展，这一阶段中，交流调速技术发展迅速，使节能和机电一体化技术的基础得到了很大的巩固。自80 年代初起，出现了许多关于全控型电力电子器件，尤其像MOS 型绝缘栅双极晶体管（IGBT）、MOS 控制晶闸管（MCT）、集成门极换流晶闸管（IGCT）这些器件。
成功研发出功率集成电路（PIC）和智能功率模块（IPM）和对它的性能的不断发展提高，从而电力电子技术发展的第三阶段来临了，在这个期间内，专用集成电路（ASIC）、计算机技术、计算机辅助设计这些器件的联合使用，让电力电子技术发展速度提升了很多。到了90 年代之后，电力电子器件不但继续向大功率、高频化路线发展，而且出现了好多新的变换器拓扑电路和控制方案，尤其是加深了DC-DC 变换器、DC-AC 变换器、功率因数校正技术（PFC）、软开关技术（Soft-Switching）的研究用,扩大了电力电子技术的范围应用。电力电子技术发展的第四阶段就从这开始了。在此阶段，现代电子技术、自动控制技术、计算机（微处理器）技术、电磁技术等都规划与了电力电子技术，从而电力电子技术真正作为一门多学科边缘交叉技术出现了。伴随科技的不断发展，电力电子产品到二十一世纪发展的趋势理练提升为：智能化应用技术；模块化硬件结构；数字化软件控制；绿色化产品性能。因此电力电子产品在未来的性能变得更可靠成熟,实用经济。越来越广泛的应用在数字化中展现出来，显示出更多的优点：计算机控制处理的优化，模拟信的传递畸变失真的避免，杂散信号的干扰的降低（抗干扰能力的加强），遥感、遥测、遥调方便性的提高，自诊断、容错这些技术的植入的方便，许多现代控制思利于体现。有关逆变器的方面,主要将逆变器分作两类， 正弦波逆变器 是一类，方波逆变器是一类。由正弦波逆变器输出的正弦波交流电跟我们日常使用的电网 一样或许更好，因为电网中存在的电磁污染在它里面不存在。方波逆变器输出的电是质量相对比较差一点的方波交流电，它的正向最大值到负向最大值基本在同一时刻产生出来，因为这样的情况，对负载及它的逆变器自己本身造成比较剧烈的不太稳定的干扰影响。而且它的负载能力比较差，负载能力仅相当于额定负载的40到60%，并且不可以携带感性负载 。假设它所带的负载比较大，在方波电流中存在的三次谐波 成分将导致流入负载当中的容性电流变大，最严重的情况负载的电源 滤波电容会被损坏。为了解决上述缺点，准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波）逆变器诞生了，在它的输出波形中,自正向最大值到至负向最大值之间只存在一个时间间隔 ，效果得到了相对还不错改善，但依然是由折线组成准正弦波的波形,归结于方波类型，连续性并不是很好。归结于总的方面说，正弦波逆变器可以提供质量高的交流电，任何种类的负载都能够被带动，但是对于技术要求和本身的成本都是很高。大部分的用电需求准正弦波逆变器都可以满足我们，它效率高，产生的噪音 小，价格合理适中，因此它成为了市场中消费使用的主流产品。简易的多谐振荡器主要用于方波逆变器，它的技术属于50年代的技术水准，将会逐渐退出相应的市场。
根据逆变器不同的发电源的，可以将它分为煤电逆变器，太阳能逆变器，风能逆变器，核能逆变器。用途不同的规则来分，分为独立控制逆变器，并网逆变器。世界上现在的太阳能逆变器，欧美生产的效率比较高，欧洲生产的标准是97.2%，但是价格比较高，国内生产其他的逆变器效率几乎都在在90%以下，但是价格比进口的国外的要便宜了很多。除了功率，波形这些以外，对于逆变器的选择效率也是很重要的，在逆变器上浪费的电能 少则其效率越高，可以用于电器 的电能也就会更多，尤其是在你用小功率系统时会更加凸显这一点的重要性。
逆变器的应用和它的研究价值：逆变器是将直流电能转变成交流电 。逆变桥、控制逻辑和滤波电路是组成逆变器的部位。在空调 、电动工具、电动砂轮、家庭影院、缝纫机、DVD、缝纫机、VCD、电视、电脑、抽油烟机、洗衣机、冰箱，按摩器、录像机、风扇、录像机、照明 等得到大量的应用。在汽车的普及率比较高的地方外出工作时或者外出旅游的时候就可以用逆变器时连接蓄电池从而使电器和许多工具一起工作。通过点烟器输出的车载逆变是 20W 、 40W 、 80W 、 120W 到 150W 功率规格。在电瓶上用连接线连接一些更大功率逆变电源连接线。把家用电器连接到电源转换器的输出端就能要想在汽车内使用各种电器，就把家用电器连接到电源转换器的输出端。能够使用的电器有：手机 、笔记本电脑、数码摄像机、照像机、照明灯、电动剃须刀、CD 机、游戏机、掌上电脑、电动工具、车载冰箱及各种旅游、野营、医疗急救电器等。逆变器主要功能是把DC to AC的一种变压器，说白了就是是一种电压逆变的过程。把电网的交流电压转变为十分稳定的12V直流输出就是转换器，而逆变器是把由Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；采用了用得相对较多较多的脉宽调制技术是两个部分的共同特点。一个PWM集成控制器都是它们的核心部分，UC3842是Adapter用的芯片，逆变器用的是TL5001。TL5001芯片的工作电压范围大致是3.6～40V，一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路和短路保护回路存在于它的内部。

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