逆变器设计的知识点： 1. 逆变器的作用和重要性：逆变器是一种将直流电（DC）转换为交流电（AC）的电力电子设备。在电力系统中，变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流供电的，其中一部分设备无法长时间停电。逆变器的设计对于确保这些关键设备的电力供应稳定性至关重要。 2. 逆变器与UPS的区别：逆变器与不间断电源（UPS）在设计和功能上有所不同。UPS设备内置的蓄电池容量有限，供电时间较短，而逆变器不需要与交流电网同步，且能处理更宽范围的输入电压，并以更高的效率输出稳定交流电。 3. 逆变器设计要求： - 输出电压：要求为单相220V交流电（AC），有效值，频率为50Hz±1Hz。 - 输出功率：以1KW为例，允许过载20%，即最大功率为1200W。 - 输出电流：峰值允许最大为有效值的3倍。 - 整机效率：设计目标要求η≥82%。 4. 电力电子器件的发展：逆变器设计中所用电力电子器件的发展经历了从晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等多个阶段。IGBT以其高可靠性、简单驱动、无需缓冲电路和高开关频率等优势成为逆变器设计的首选器件。 5. IGBT的工作原理和特点：IGBT作为电力电子器件，可以在导通和短路状态下承受电流冲击。并联和串联IGBT模块较为容易，但其负载循环次数有限，主要的失效机理是阴极引线焊点开路和焊点的疲劳强度较低，此外，绝缘材料的缺陷也是关注的问题。 6. 正弦波逆变器的输出波形质量要求：对逆变器输出波形质量的要求主要包括稳态精度高和动态性能好两个方面。这需要逆变器控制策略简单且具有优良的动静态性能。 7. 正弦波输出变压变频电源的SPWM调制技术：现有的正弦波输出变压变频电源产品中，SPWM调制技术用于得到PWM波形。双极性调制技术的缺点是功率管工作频率高，开关损耗大。 8. 逆变器的主电路形式：逆变器的主电路形式主要分为两种，即有工频变压器的逆变电源和无工频变压器的逆变电源。有工频变压器的逆变电源效率较高，但响应速度慢，波形畸变严重，带非线性负载能力差，噪声大。无工频变压器的逆变电源则将直流电先逆变成高频方波，再经过高频升压变压器、整流滤波得到稳定的直流电压，最后由逆变器以SPWM方式输出交流电压。 9. 逆变器的电路设计：有工频变压器的逆变电源主回路设计中，采用了以IGBT为开关管的桥式逆变电路形式。电路需要考虑变压器的匝比设计、滤波电路的设计等，以确保输出的正弦波形质量。 10. 逆变器设计中的技术挑战和研究方向：逆变器设计中，需要关注IGBT模块的可靠性问题，以及逆变器控制策略的研究开发，尤其是针对SPWM调制方式的数字化控制策略，以期获得更高的效率和更好的波形质量。 11. 数字化控制策略和主控芯片的应用：文章提到了使用TMS320F240数字信号处理器作为逆变器控制的主控芯片。这表明逆变器设计正逐步向着数字化和智能化方向发展。 通过以上知识点的梳理，我们可以看到逆变器设计是一个技术复杂且不断发展的领域，它在电力系统中发挥着重要的作用，且随着技术的进步，逆变器的设计和性能正逐步提高。

在深入研究国内外逆变电源并联控制理论技术的基础上，本论文首先从单台三相逆变电源的研究入手，建立了三相逆变电源的数学模型，并将其转化到同步旋转坐标系进行分析，通过对滤波器传递函数的频域分析设计了滤波参数。 在单台三相逆变电源的控制上，采用双环控制的思想，运用了基于电感电流内环，输出电压反馈外环的控制策略，运用自动控制的理论，结合逆变器传递函数的模型，设计控制器的参数，然后在matlab中建立仿真模型，进行仿真分析。

本系统以TM4C123GH6PM 单片机/FPGA 为控制核心，基于正弦脉冲宽度 调制（SPWM），设计制作了单相正弦波逆变电源，实现了输入15V 直流电压， 输出有效值为10V、额定功率为10W 的正弦交流电压，交流频率在20Hz 至100Hz 内能以1Hz 为步进值进行调整。系统使用TM4C123GH6PM 单片机/FPGA 产生 SPWM 波控制全桥电路，桥路输出信号经LC 滤波电路后得到失真度小于0.5% 的正弦波；系统采用PID 控制算法使输出交流电压负载调整率低于1%；通过合 理选用MOSFET 等措施使系统效率达到89%；采用互感器和AD 采样芯片获得 输出电流与输出电压，通过FPGA 控制继电器实现输出过流保护和自恢复功能。 系统可通过键盘步进控制和蓝牙控制两种方式设置交流频率，通过LCD 屏幕和 蓝牙接收设备实时显示系统工作参数，人机交互良好。经测试，系统除输出效率 外达到题目的全部指标要求。

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本装置电路简单，易于调试，性能可靠，逆变和充电自动转换，带电瓶电量指示。由于使用了大功率VMOS管，故效率高而成本又较低，适合电子爱好者组装。

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