频逆变电源研究管理论文

基于PWM控制的开关电源系统仿真研究摘 要：把开关电源系统表示成数学模型或非线性控制模型，得用Matlab建立一个离散的、非线性的仿真模型。并利用该模型对220V高频开关电源进行仿真。仿真试验分析逆变电源工作过程和动态特性，逆变电源输出电压及其频谱分析、总谐波畸变率。对输出电压波形进行分析，结果表明：系统输出谐波含量比较少且具有良好的稳态性能。关键词：开关电源；Matlab；正弦波逆变器；脉宽调制0 引言通过数学的方法，把小功率开关电源系统表示成数学模型和非线性控制模型，建立一种开关电源全系统的仿真模型，提高了仿真速度。Matlab是一个高级的数学分析软件，Simulink是运行在Matlab环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性及非线性系统。在Matlab 中推出了电力系统工具箱，该工具箱可以与Simulink配合使用，能够更方便地对电力电子系统进行仿真。随着电源技术的发展，PWM控制的开关电源得到了广泛的研究和应用，如通信电源，机车电源等。这里以220V高频开关电源为研究对象，建立模型。该电源采用脉宽调制控制方式，实现了减轻重量、缩小体积、提高精度等多项指标要求，在开关电源的系统模型研究中极具代表性。主回路采用DC-HFAC-DC-LFAC结构[1]，并利用Matlab建立一个离散的、非线性的模型。分别对系统进行开环和闭环仿真，并对仿真结果进行比较与分析。1 电路原理图电路原理如图1所示。2 仿真电路图2中各子模块的仿真模型如图3～图10所示。该系统的仿真参数为：直流升压电路仿真参数设置：工作频率为f=20 kHz；变压器变比k=13；输出滤波L=8μH，C=300μF。全桥逆变电路仿真参数设置：工作频率f=25kHz，输出滤波L=80mH,C=100μF。这里设置相应仿真参数进行仿真调试。 输入回路的建模使用电力系统工具箱的电源模块以及电阻电容模块可以很便捷地建立输入回路的仿真模型。输入采用两级LC直流输入滤波技术[2]，在保证稳态滤波效果的同时，限制了瞬态谐振峰值，具有无功耗，衰减，高可控谐振峰值等优点。 DC-DC回路的建模由图1可知，输出回路中的整流二极管不能流过反向电流，这也是一个非线性环节，建立非线性的数学模型。 DC-DC主电路的建模根据图1可知，滤波电感中电流为：式中：Ui为不控整流的输出电压；UF为负载电压；UL为电感电压；负载电压为：式中：UC电容电压；IL为电感电流；IC为电容电流；IF为负载电流。 PI调节器的建模比例积分调节器仿真模型（PI）如图5所示。PI调节器的输出波形如图6所示。 PWM控制器的建模仿真利用积分关系来产生三角波，Simulink中Sources有脉冲发生器（Pulse Generator），使其产生频率为20 kHz,幅值为4×104，占空比为50％的信号。 逆变电路的建模逆变电路仿真模型（Inverter）如图9所示。 PI调节器的建模比例积分调节器仿真模型（PII）如图10所示，其输出波形如图11所示。 SPWM的建模正弦宽度调制模型仿真模块（SPWM）如图12所示。 输出回路的建模输出及显示模块仿真模型（ourput）如图13所示。3 仿真结果建立Simulink系统仿真模型，仿真模型设置仿真时间,并选择变步长的odel5算法，在输入电压为48V,负载为额定负载情况下，启动仿真可得其输出波形，输出电压波形图和THD频谱图如图14和图15所示。 开环仿真开环仿真如图14所示。 闭环仿真闭环仿真如图15所示。从频谱分析上可以看出，开环时，总谐波系数（THD）为％，且三次谐波含量比较大。闭环时，总谐波系数（THD）为％，谐波含量非常少。从电压波形上可以看出，开环时电压输出波形在第3个周期才达到稳定，而闭环时在第2个周期就达到了稳定，所以闭环时电压达到稳定值的速度比开环时要快。4结语该模型不仅可用于来考查系统内部主要状态的瞬态变化过程，还可用于来对控制回路进行分析和设计。这对于提高控制系统的性能具有现实意义和研究价值。用数学方法实现开关电源系统的建模，选择仿真时间为,完成仿真只要40s左右，不仅避免了其他工具的极慢仿真速度，还提高了仿真的可靠性。Simulink是控制系统仿真的一种功能完善、实现系统控制容易、构造模型简单的强大的动态仿真工具。参考文献：[1]林渭勋．现代电力电子电路[M].杭州：浙江大学出版社，2002．[2]陈道炼．DC-AC逆变技术及其应用[M]．北京：机械工业出版社，2005．[3]谢少军，韩军，张勇，等．输入低电压大功率逆变器技术研究[J].南京航空航天大学学报，2004（4）：231-234．[4]李强，同希德．车载单相正弦脉宽调制IGBT逆变器的研制[J].电力电子技术，1997（1）：23-26.[5]陆治国．电源的计算机仿真技术[M]．北京：科学出版社，2001．具体内容及配图请到链接处看

太阳能光伏效应，简称光伏(PV)，又称为光生伏特效应（Photovoltaic），是指光照时不均匀半导体或半导体与金属组合的部位间产生电位差的现象。[1]人们通常不会将连接光伏组件和逆变器的布线系统视为关键部件，但是，如果未能采用太阳能应用的专用电缆，将会影响到整个系统的使用寿命。太阳能系统常常会在恶劣环境条件下使用，如高温和紫外线辐射。在欧洲，晴天时将导致太阳能系统的现场温度高达100°C。目前，我们可采用的各种材料有PVC、橡胶、TPE和高质量交叉链接材料，但遗憾的是，额定温度为90°C的橡胶电缆，还有即便是额定温度为70°C的PVC电缆也常常在户外使用，显然，这将大大影响系统的使用寿命。——2014年中国光伏市场应用浅析就光伏应用而言，户外使用的材料应根据紫外线、臭氧、剧烈温度变化和化学侵蚀情况而定。在该种环境应力下使用低档材料，将导致电缆护套易碎，甚至会分解电缆绝缘层。所有这些情况都会直接增加电缆系统损失，同时发生电缆短路的风险也会增大，从中长期看，发生火灾或人员伤害的可能性也更高。而在安装和维护期间，电缆可在屋顶结构的锐边上布线，同时电缆须承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击。如果电缆护套强度不够，则电缆绝缘层将会受到严重损坏，从而影响整个电缆的使用寿命，或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。2012年，由于GDP增速放缓，并且我国的工业增速多半可能会继续保持一个适度回调。再加上由于利润越来越薄，许多企业不惜为了赚取利润生产不合格、伪劣产品。有的企业迫于市场压力，选择最低价竞标，这诸多因素更是给我国的电线电缆行业发展带来很大的瓶颈。因此，加大电线电缆产品质量提升工作可谓是迫在眉睫、刻不容缓。

难...估计等不到了 默哀