基于SG芯片的逆變電源設(shè)計(jì)與MATLAB仿真

1、 本科電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：基于SG3524芯片的逆變電源 設(shè)計(jì)與MATLAB仿真（模擬與仿真）學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化姓 名：齊立峰學(xué) 號(hào)：120513899指導(dǎo)教師：洪寶棣職 稱：副教授設(shè)計(jì)完成日期：二一五年一月前言電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得我們的生活離不開(kāi)電子產(chǎn)品，更離不開(kāi)使用電子產(chǎn)品的能源。能源在各個(gè)行業(yè)和日常生活中的廣泛應(yīng)用，又使我們急迫得需要處理能源的應(yīng)用問(wèn)題。便攜式能源的種類也日益更新，但電子產(chǎn)品也在不斷得更新，不同國(guó)家的市電不同，也會(huì)因此造成電子產(chǎn)品的使用。在旅游、車載、各類艦船以及飛行器、野營(yíng)、醫(yī)療急救等便攜式電器產(chǎn)品的使用中，逆變電源可以滿足我

2、們的這種需求。 逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進(jìn)行電能變換的裝置，能夠?qū)C24的直流電轉(zhuǎn)換成AC220V/50Hz的交流電，是一款很方便使用的供一般電器使用的電源轉(zhuǎn)換器。為越來(lái)越多的人所用，它的設(shè)計(jì)和改進(jìn)具有很大的開(kāi)發(fā)價(jià)值和發(fā)展前景?，F(xiàn)代逆變技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合了眾多先進(jìn)的技術(shù)，如半導(dǎo)體電子技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等。逆變電源的發(fā)展，將朝著質(zhì)量輕、體積小、效率高、性能穩(wěn)定的方向。電力逆變電源有著廣泛的用途，它可用于各類交通工具，在太陽(yáng)能及風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域，逆變器有著不可替代的作用。電力控制系統(tǒng)的可靠程度是電力系統(tǒng)和設(shè)備可靠、高效運(yùn)行的保證，而電力控制系統(tǒng)必須具備安

3、全可靠的控制電源。電力系統(tǒng)中為保證變電所的諸如后臺(tái)機(jī)、通訊設(shè)備等能在交流電源停電后不間斷工作，工程做法一般采用UPS電源作為主要解決方案，但UPS電源存在容量小、價(jià)格貴、故障率高等不足，因此綜合自動(dòng)化變電所中可采用電力正弦波逆變電源來(lái)代替常規(guī)不間斷UPS電源。利用逆變電源可以解決UPS電源存在的各種缺點(diǎn)，可以很好的運(yùn)用在一些不能斷電的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)所介紹的逆變電源主要采用集成化芯片SG3524。因此,本文所介紹的逆變電源是一種易于控制、可靠性較高、性能較好的逆變電源設(shè)計(jì)。目錄1緒論31.1概述31.2設(shè)計(jì)目的31.3設(shè)計(jì)要求31.4設(shè)計(jì)內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)42主電路結(jié)構(gòu)42.1主電路結(jié)構(gòu)42.2工作過(guò)

4、程53 MATLAB仿真63.1 MATLAB 簡(jiǎn)介63.2 MATLAB特點(diǎn)63.3 主電路連接73.3.1 器件選擇路徑73.3.2 器件參數(shù)設(shè)置73.3.3 連線（主電路）103.4 輸出電壓仿真104設(shè)計(jì)小結(jié)115參考文獻(xiàn)111緒論1.1概述大家知道交流電可以通過(guò)二極管或可控硅的單向?qū)щ娦哉鞒芍绷麟姽┙o需要直流電的場(chǎng)合。這種把交流電變換成直流電的過(guò)程我們叫做整流，也叫做順變。那么逆變呢？我們自然地就會(huì)想到，應(yīng)該就是把直流電變換交流電的過(guò)程。逆變電源就相對(duì)于整流器而言通過(guò)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷把直流電變換成交流電的這么一個(gè)裝置。例如：應(yīng)用晶閘管的電力機(jī)車，當(dāng)下坡時(shí)使直流電動(dòng)機(jī)作

5、為發(fā)電機(jī)制動(dòng)運(yùn)行，機(jī)車的位能轉(zhuǎn)變成電能，反送到交流電網(wǎng)中去。又如運(yùn)轉(zhuǎn)著的直流電動(dòng)機(jī)，要使它迅速制動(dòng)，也可讓電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反送到電網(wǎng)中去。把直流電 逆變成交流電的電路稱為逆變電路。在特定場(chǎng)合下，同一套晶閘管變流電路既可作整流，又能作逆變。變流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，如果把變流器的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電逆變?yōu)橥l率的交流電反送到電網(wǎng)去，叫有源逆變。如果變流器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載,即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載，則叫無(wú)源逆變。交流變頻調(diào)速就是利用這一原理工作的。有源逆變除用于直流可逆調(diào)速系統(tǒng)外，還用于. 流饒

6、線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速和高壓直流輸電等方面。1.2設(shè)計(jì)目的把從電力電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論和實(shí)踐認(rèn)識(shí)，在課程實(shí)踐中全面綜合的加以運(yùn)用，使這些知識(shí)得到鞏固和提高，并使理論知識(shí)與實(shí)踐技能密切結(jié)合起來(lái)；初步樹(shù)立起正確的設(shè)計(jì)思想，掌握一般電力電子電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法和技能，培養(yǎng)觀察和解決問(wèn)題及獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，訓(xùn)練設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新能力；培養(yǎng)具有查閱參考文獻(xiàn)和技術(shù)資料的能力，能熟悉或較熟悉地應(yīng)用相關(guān)手冊(cè)和圖表，為今后成為一名合格的電氣工程技術(shù)人員進(jìn)行必須的基本素質(zhì)訓(xùn)練。1.3設(shè)計(jì)要求1、輸入直流電源：24V10% ；2、輸出交流電壓：220V10%；3、控制電路芯片為SG3524； 4、過(guò)流保護(hù)電路。1

7、.4設(shè)計(jì)內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)1、主電路設(shè)計(jì)。2、通過(guò)計(jì)算選擇全控器件的具體型號(hào)。3、確定變壓器變比及容量。4、控制電路芯片分析及接線使用。5、繪制相關(guān)電路圖。6、MATLAB電路仿真，獲得輸出電壓波形；7、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。2主電路結(jié)構(gòu)（引用白佳寧報(bào)告 頁(yè)）2.1主電路結(jié)構(gòu)電壓型全橋逆變電路的原理圖如圖1所示，它共有四個(gè)橋臂，可以看成由兩個(gè)半橋電路組合而成。把橋臂1和4作為一對(duì)，橋臂2和3作為另一對(duì)，成對(duì)的兩個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，兩對(duì)交替各導(dǎo)通180度。其輸出電壓u0的波形是會(huì)矩形波，但其幅值高出一倍。圖1-a圖1-b2.2工作過(guò)程t1時(shí)刻前V1和V4導(dǎo)通， uo=Ud。t1時(shí)刻V4截止，而因負(fù)載電感中的電

8、流io不能突變，V3不能立刻導(dǎo)通，VD3導(dǎo)通續(xù)流，uo=0。t2時(shí)刻V1截止，而V2不能立刻導(dǎo)通，VD2導(dǎo)通續(xù)流，和VD3構(gòu)成電流通道，uo=-Ud。到負(fù)載電流過(guò)零并開(kāi)始反向時(shí)，VD2和VD3截止，V2和V3開(kāi)始導(dǎo)通，uo仍為-Ud。t3時(shí)刻V3截止，而V4不能立刻導(dǎo)通，VD4導(dǎo)通續(xù)流，uo再次為零。3 MATLAB仿真3.1 MATLAB 簡(jiǎn)介MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是matrix&laboratory兩個(gè)詞的組

9、合，意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和

10、數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。3.2 MATLAB特點(diǎn)1) 高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來(lái)；2) 具有完備的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化；3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化

11、語(yǔ)言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握；4) 功能豐富的應(yīng)用工具箱(如信號(hào)處理工具箱、通信工具箱等) ，為用戶提供了大量方便實(shí)用的處理工具。3.3 主電路連接3.3.1 器件選擇路徑器件路徑直流電壓源SimPowerSystems/Electrical Sources單相橋式逆變器SimPowerSystems/Power Electronics單相變壓器SimPowerSystems/Elements阻感負(fù)載SimPowerSystems/ElementsPWM發(fā)生器SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks示波器Simulink/Sinks電壓表SimPo

12、werSystems/Measurements3.3.2 器件參數(shù)設(shè)置直流電壓源參數(shù)按如下設(shè)置：?jiǎn)蜗鄻蚴侥孀兤靼慈缦聟?shù)設(shè)置單項(xiàng)變壓器按如下參數(shù)設(shè)置3.3.3 連線（主電路）PWM發(fā)生器按如下參數(shù)設(shè)置和輸出電壓仿真4設(shè)計(jì)小結(jié)本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于SG3524芯片，輸入直流電源24V10%，輸出交流電壓220V10%的逆變電源裝置。設(shè)計(jì)過(guò)程依據(jù)從輸出到輸入的設(shè)計(jì)過(guò)程，首先給出了逆變電路的主電路結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了輸出電壓的MATLAB仿真。經(jīng)過(guò)這次的電力電子課程設(shè)計(jì)后，我從中學(xué)到了很多東西。在我們學(xué)了電力電子技術(shù)基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應(yīng)用之后，對(duì)專業(yè)課程基礎(chǔ)知識(shí)已經(jīng)有了最基本

13、的了解和接觸。在經(jīng)過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)，我成功的完成了輸出MATLAB仿真。對(duì)于我個(gè)人而言，我熟練的掌握了運(yùn)用MATLAB2012軟件進(jìn)行仿真的一般步驟和方法，還進(jìn)一步熟悉操作過(guò)程。當(dāng)我們?nèi)齻€(gè)拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)時(shí)隨自己完全沒(méi)有信心，但經(jīng)過(guò)了很長(zhǎng)時(shí)間的資料整理和學(xué)習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)了題目并不是很難，完成本次實(shí)驗(yàn)后對(duì)我感觸最深的是，我們需要扎實(shí)自己的知識(shí)基礎(chǔ)，要熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析解決。要學(xué)會(huì)合作共贏，如果沒(méi)有另外兩個(gè)同伴，我也不能做出仿真結(jié)果，而且面對(duì)仿真結(jié)果不對(duì)時(shí)要有耐心和毅力。理論只有與實(shí)踐結(jié)合才能把所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用，本次課程設(shè)計(jì)我收獲很大，熟悉了MATLAB仿真的步驟，并

14、且從客觀上理解所學(xué)知識(shí)，這也為我以后的就業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。也感謝學(xué)校和學(xué)院能給我們這次機(jī)會(huì)去實(shí)踐，感謝各位老師對(duì)我們的支持與鼓勵(lì)，謝謝你們。5參考文獻(xiàn)1.王兆安 劉進(jìn)軍 電力電子技術(shù) M北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2009.2.王晶 翁國(guó)慶 電力系統(tǒng)MATLAB/SIMULINL仿真與應(yīng)用 M西安；西安電子科技大學(xué)出版社 2008.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)論文題目基于SG3524芯片的逆變電源設(shè)計(jì)與MATLAB仿真學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)農(nóng)業(yè)電氣化及其自動(dòng)化班級(jí)12級(jí)農(nóng)電班課程設(shè)計(jì)的要求 1、輸入直流電源：24V10% ；2、輸出交流電壓：220V10%；3、控制電路芯片為SG3524； 4、過(guò)流保護(hù)電路。課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與技術(shù)參數(shù) 1、主電路設(shè)計(jì)。2、通過(guò)計(jì)算選擇全控器件的具體型號(hào)。3、確定變壓器變比及容量。4、控制電路芯片分析及接線使用。5、繪