逆變穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)控制新型逆變穩(wěn)壓基于單片機(jī)控制新型逆變穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與仿真電源的設(shè)計(jì)與仿真研究生： 王一鏵指導(dǎo)老師：黃耀志教授 本課題的主要任務(wù)是了解并掌握電力電子器件IGBT的原理和使用，并用電源的逆變技術(shù)設(shè)計(jì)出一臺(tái)基于單片機(jī)控制的新型逆變穩(wěn)壓電源，先用MATLAB語(yǔ)言的電力仿真工具箱SimPower對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析其可行性，在此基礎(chǔ)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試 。本課題所設(shè)計(jì)逆變電源的參數(shù)要求：1、輸入電壓：市電三相電源380VAC； 2、輸出電壓：輸出為單相220VAC(有效值)、 頻率為50Hz的穩(wěn)壓電源； 3、輸出功率：3KW，允許過(guò)載10；4、整機(jī)效率：設(shè)計(jì)目標(biāo)為90；5、

2、穩(wěn)壓精度：小于2。 基本原理基本原理 IGBT IGBT管的基本原理與特性管的基本原理與特性絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor）簡(jiǎn)稱IGBT,因?yàn)樗牡刃ЫY(jié)構(gòu)具有晶體管模式，所以稱為絕緣柵雙極型晶體管。 IGBT綜合了MOS和GTR的優(yōu)點(diǎn)，其導(dǎo)通電阻是同一耐壓規(guī)格的功率MOS的1/10，開(kāi)關(guān)時(shí)間速度快，是同容量GTR的1/10。 IGBT是一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)PNP晶體管 導(dǎo)通：UGE大于開(kāi)啟電壓時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導(dǎo)通。 關(guān)斷：柵、射極間施加反壓或不加信號(hào)時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的

3、基極電流被切斷，IGBT關(guān)斷。IGBT的伏安特性和轉(zhuǎn)移特性的伏安特性和轉(zhuǎn)移特性IGBT的伏安特性如圖所示， UGE越高，IC越大。 IGBT的轉(zhuǎn)移特性曲線。當(dāng)UGEUGE(TH)(開(kāi)啟電壓，一般為36伏)時(shí)，IGBT開(kāi)通，當(dāng)UGEuc時(shí)，使開(kāi)關(guān)管T1、T4導(dǎo)通，T2、T3關(guān)斷，此時(shí)，u0=Ud；當(dāng)uruc時(shí)，使開(kāi)關(guān)管T2、T3導(dǎo)通，T1、T4關(guān)斷，此時(shí)，u0Ud。為了防止上下兩個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通而造成短路，在給一個(gè)臂施加關(guān)斷信號(hào)后，再延遲t時(shí)間，然后給另一個(gè)臂施加導(dǎo)通信號(hào) 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:21-Nov-2004She

4、et of File:D:畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) biye.ddbDrawn By:.CGCET1GCET2GCET3GCET4D1D3D2D4RLu0Ud+-+-i0WtUcUruu0ud-udo系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體介紹系統(tǒng)總體介紹三相電源380V經(jīng)整流濾波變成直流電壓，然后經(jīng)SPWM全橋逆變，變成220V的SPWM電壓，再經(jīng)輸出濾波電路濾波為220V、50Hz正弦波交流電壓輸出 。CPU根據(jù)輸出采樣電壓值來(lái)控制SPWM波發(fā)生器輸出的SPWM波形參數(shù)，SPWM發(fā)生器產(chǎn)生的SPWM波經(jīng)驅(qū)動(dòng)隔離電路去驅(qū)動(dòng)逆變電路，從而把整流濾波后得到的直流電逆變成穩(wěn)定交流電。 電源主電路電源主電路輸入輸入

5、EMIEMI濾波器的設(shè)計(jì)濾波器的設(shè)計(jì) KT-3H4-20型三相三線濾波器 1 消除來(lái)自電網(wǎng)的各種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，電器開(kāi)關(guān)的合閘和關(guān)斷，雷擊等產(chǎn)生的尖峰干擾。 2 防止系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散而污染電網(wǎng)。 輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì)輸入整流濾波電路的設(shè)計(jì)一、三相橋式整流電路的設(shè)計(jì)一、三相橋式整流電路的設(shè)計(jì) 本電源是大功率電源，為了保持三相交流電源的對(duì)稱性和減小電源的輸入濾波電容等原因，我們采用三相電源作為供電電源。 整流二極管的峰值反向電壓為： Uin.max1.414 =380(1+10%)1.414=591V 取50的裕量 591(1+50%)=887V電源的輸入功率Pin

6、.maxP輸出/80%=3750W 最大輸入線電流Iin.max= 3750/Uin.min/1.732=6.33A選用富士公司生產(chǎn)的2RI60G-120（60A/1200V2單元串聯(lián)）型號(hào)整流模塊三個(gè)連接而成橋式整流回路。 二、輸入濾波電容的設(shè)計(jì)二、輸入濾波電容的設(shè)計(jì) 通過(guò)直流回路的平均電流最大值Idc.max為 Idc.maxPin.max/Udc.min=3750/462=8.12A Udc為三相電源電壓最低時(shí)整流輸出的直流電壓的平均值 Udc.min1.35380(1-10%)=462V 三相整流電路的濾波電容公式為： C=133200Idc.max=2008.12=1626uF本系統(tǒng)

7、中輸入濾波電容取1600uF，選用2個(gè)2200uF/450VDC電容和2個(gè)1000uF/450VDC電容兩兩串聯(lián)再并聯(lián)組成。三、輸入濾波電感的設(shè)計(jì)三、輸入濾波電感的設(shè)計(jì)根據(jù)保持負(fù)載電流連續(xù)的要求來(lái)選擇濾波電感L設(shè)最小負(fù)載功率Pmin=2000W Pin=2000/80%=2500W Idmin=2500/(1.353801.1)=4.43A L=0.013Uin.max/(314Idmin) =0.0133801.1/(3144.43) =3.9mH 取4mH。IGBTIGBT的選擇的選擇整流濾波后輸出的最高直流電壓為 Udc.max=3801.11.414=591V 取50的裕量，則IGBT

8、的最低耐壓為 U= Udc.max(1+50%)=5911.5=886.5V直流母線上的最大直流電流為 Id.max=Pin.max/Udc.min=3750/462=8.12A 其中 Udc.min=1.35380(1-10%)=462V選用日本富士公司生產(chǎn)的2MBI25L-120（2單元 25A/1200V）型IGBT管，該管耐壓1200V，電流容許值為25A。 輸出輸出LCLC濾波電路濾波電路 L為工頻電感，電感量可選為15mH，為減小噪聲，選閉合鐵芯，如OD型硅鋼鐵芯（400Hz）或鐵粉芯鐵芯。C為工頻電容，可以選CBB61-10uF-250VAC。RCDRCD緩沖電路的設(shè)計(jì)緩沖電路的

9、設(shè)計(jì)緩沖電路是一種保護(hù)電路，其目的是在IGBT關(guān)斷時(shí)防止在IGBT上產(chǎn)生過(guò)電壓，另外它也能改變IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓和電流的波形軌跡，使開(kāi)關(guān)“軟化”以減少開(kāi)關(guān)損耗。 在本系統(tǒng)中，IGBT開(kāi)關(guān)速度快，當(dāng)IGBT由通態(tài)迅速關(guān)斷時(shí)，在主回路的布線電感上會(huì)引起較大的尖峰電壓Ldi/dt，這個(gè)尖峰電壓與直流電源電壓疊加后加在關(guān)斷的IGBT的集射兩極之間。如果尖峰電壓很大，可能使疊加后的電壓超過(guò)反向安全工作區(qū)，有損于IGBT。 RCDRCD緩沖電路緩沖電路123456ABCD654321DCBAT itleN u m b e rR e v isio nS iz eBD a te :1 8 -N o v -

10、2 0 0 4S h e e t o f F ile :D :畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 .d d bD ra w n B y :.GCEQ 1GCEQ 2D 1D 2D SR SC S緩沖電容盡量用無(wú)感電容。緩沖二極管必須是正向過(guò)渡電壓低，反向恢復(fù)時(shí)間短、反向恢復(fù)特性軟的二極管。接線時(shí)，應(yīng)盡量使Cs、Ds緊靠IGBT，以減小分布電感。 緩沖電路參數(shù)的計(jì)算緩沖電路參數(shù)的計(jì)算Cs式中，Lm=1uH/m；I0=2Ic(額定值)；Ucep=0.9Uces；Ed=600V。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，Lm取2uH，I0=2Ic=50A，Ucep=0.9Uces=1080V，Ed=600V，計(jì)算Cs0.022uF,取30nF

11、。Rs 2.48K P(RS)10 146W 220)(dcepEULmICsf3.21220fILm采樣電路及采樣電路及A/DA/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 SPWMSPWM波產(chǎn)生芯片波產(chǎn)生芯片SA4828SA4828及其應(yīng)用及其應(yīng)用 AD31AD42AD53AD64AD75/W R6/R D7AL E8/R ST9C L K10/C S11/T R IP12R PHB13YPHB14B PHB15VSS16B PHT17YPHT18SE T T R IP19R PHT20W SS21Z PPR22R S23M UX24VDD25AD026AD127AD228/RST:硬件復(fù)位引腳，復(fù)位后，寄存器的

12、/CR、WTE和RST各位為0。SET TRIP:通過(guò)該引腳，可以快速關(guān)斷全部SPWM信號(hào)輸出，高電平有效。 MUX:高電平時(shí)，使用地址與數(shù)據(jù)共用的總線，這時(shí)，地址/數(shù)據(jù)引腳RS不用。RPHT輸出經(jīng)兩個(gè)EXB841控制1、4號(hào)IGBT，RPHB經(jīng)兩個(gè)EXB841控制2、3號(hào)IGBT脈沖刪除電路，刪去比較窄的脈沖。 脈沖延遲電路生成死區(qū)時(shí)間，保證任何橋臂上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不會(huì)在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間短路。 三種可供選擇的波形，它們是純正弦波形，增強(qiáng)型波形和高效型波形。 8個(gè)8位寄存器R0-R5和R14、R15。R0-R5用來(lái)暫存來(lái)自單片機(jī)的數(shù)據(jù)，向R14寫(xiě)操作時(shí)，將R0-R5中存放的48位數(shù)據(jù)送入初始化寄存器

13、，當(dāng)向R15寫(xiě)操作時(shí)， R0-R5中存放的48位數(shù)據(jù)送入控制寄存器。 SA4828SA4828與單片機(jī)的連接與單片機(jī)的連接寄存器R0R5的地址：0000H0005H虛擬寄存器R14、R15的地址：000EH、000FH123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Oct-2004 Sheet of File:D:畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2.ddbDrawn By:.P0.0P0.7ALE/WRP3.5/INT0/EAP0.6P0.5P0.4P0.3P0.1P0.2AT89C51AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7ALE/WR/RSTS

14、ETTRIP/TRIP/CS/RDCLKRSMUXRPHTRPHBSA4828VCCVCCVCCAlarm.SA4828SA4828的編程的編程初始化寄存器通常在程序初始化時(shí)定義，在電源工作期間不應(yīng)該改變它們，如果一定要修改，可先復(fù)位SA4828或用控制寄存器中的/INH位來(lái)關(guān)斷SPWM輸出，然后再進(jìn)行修改。 控制寄存器值可在程序中改變，用來(lái)控制輸出電壓的頻率或幅值。1、初始化編程、初始化編程 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 R0 FRS2 FRS1 FRS0 R0 FRS2 FRS1 FRS0 CFS2 CFS1 CFS0 CFS2 CFS1 CFS0R1 P

15、DT6 PDT5 PDT4 PDT3 PDT2 PDT1 PDT0R1 PDT6 PDT5 PDT4 PDT3 PDT2 PDT1 PDT0R2 PDY5 PDY4 PDY3 PDY2 PDY1 PDY0R2 PDY5 PDY4 PDY3 PDY2 PDY1 PDY0R3 R3 AC 0 0 WS1 WS0 AC 0 0 WS1 WS0R4 WD15 WD14 WD13 WD12 WD11 WD10 WD9 WD8R4 WD15 WD14 WD13 WD12 WD11 WD10 WD9 WD8R5 WD7 WD6 WD5 WD4 WD3 WD2 WD1 WD0R5 WD7 WD6 WD5 WD

16、4 WD3 WD2 WD1 WD0(1)(1)載波頻率設(shè)定載波頻率設(shè)定 設(shè)定字由CFS0-CFS2這三位組成 fCARR=本系統(tǒng)中，fclk為6MHz，載波頻率fcarr取5.85KHz，可求得n=0，所以CFS為000。 12512nclkf (2)調(diào)制波頻率范圍設(shè)定調(diào)制波頻率范圍設(shè)定 設(shè)定字由FRS0-FRS2三位組成，frange= 本系統(tǒng)中，frange=122Hz，可求得m3，所以FRS為011。(3)(3)脈沖延遲時(shí)間設(shè)定脈沖延遲時(shí)間設(shè)定 設(shè)定字由PDY0-PDY5六位組成，tpdy= 本系統(tǒng)中，tpdy=6us，fcarr=5.85KHz，所以PDY等于46，于是R2 為2EH。

17、 (4)(4)最小刪除脈寬設(shè)定最小刪除脈寬設(shè)定 設(shè)定字是由PDT0-PDT6這7位組成，tpdt=本系統(tǒng)中，實(shí)際輸出最小脈寬為2us，則tpdt=6us+2us=8us，計(jì)算得PDT10367H，所以R1為67H。3842mcarrf51263carrfpdy512127fcarrpdt(5)調(diào)制波形的選擇調(diào)制波形的選擇 波形選擇字由WS0、WS1兩位組成，WS1、WS0為0、0時(shí)，輸出的是純正弦波，WS1、WS0為0、1時(shí)，輸出的是增強(qiáng)型波，WS1、WS0為1、0時(shí)，輸出的是高效型波。 本系統(tǒng)中，WS1、WS0為0、0，即輸出為純正弦波。(6)(6)幅值控制幅值控制 AC是幅值控制位，當(dāng)AC

18、=0時(shí)，控制寄存器中的R相的幅值就是其他兩相的幅值；當(dāng)AC=1時(shí)，控制寄存器中的R、Y、B相分別可以調(diào)整各自的幅值，以適應(yīng)不平衡負(fù)載。 本系統(tǒng)中我們只使用一相控制信號(hào)，所以AC0，即R3為00H。2 2、控制寄存器編程、控制寄存器編程 7 6 5 4 3 2 1 0 R0 PFS7 PFS6 PFS5 PFS4 PFS3 PFS2 PFS1 PFS0 R1 PFS15 PFS14 PFS13 PFS12 PFS11 PFS10 PFS9 PFS8 R2 RST WTE /CR /INH /F/R WTE /CR /INH /F/R R3 Ramp7 Ramp6 Ramp5 Ramp4 Ramp

19、3 Ramp2 Ramp1 Ramp0 R3 Ramp7 Ramp6 Ramp5 Ramp4 Ramp3 Ramp2 Ramp1 Ramp0 R4 Bamp7 Bamp6 Bamp5 Bamp4 Bamp3 Bamp2 Bamp1 Bamp0 R4 Bamp7 Bamp6 Bamp5 Bamp4 Bamp3 Bamp2 Bamp1 Bamp0 R5 Yamp7 Yamp6 Yamp5 Yamp4 Yamp3 Yamp2 Yamp1 Yamp0 R5 Yamp7 Yamp6 Yamp5 Yamp4 Yamp3 Yamp2 Yamp1 Yamp0(1)(1)調(diào)制波頻率選擇調(diào)制波頻率選擇 選擇字由P

20、FS0PFS15這16位組成，fpower= 本系統(tǒng)中，fpower=50Hz，frange=122Hz，所以計(jì)算得PFS2685968EBH，于是R0為0EBH，R1為68H。 PFSfrange65536(2)調(diào)制波幅值選擇調(diào)制波幅值選擇 通過(guò)改變調(diào)制波幅值來(lái)改變輸出電壓有效值，達(dá)到改變輸出電壓的目的。Apower=A的二進(jìn)制數(shù)即為幅值選擇字（即RAMP或YAMP或BAMP）。式中的Apower就是調(diào)壓比。(3)(3)其他設(shè)定其他設(shè)定RST是軟復(fù)位位置0，不使用軟復(fù)位功能；計(jì)數(shù)器復(fù)位位/CR置1；輸出禁止位/INH置1，開(kāi)通所有的SPWM信號(hào)輸出 ；正反轉(zhuǎn)選擇位/F/R置0，正轉(zhuǎn)。 100

21、255A集成化集成化IGBTIGBT專用驅(qū)動(dòng)器專用驅(qū)動(dòng)器EXB841 EXB841 6號(hào)端子經(jīng)ERA3410接至主回路IGBT的集電極。當(dāng)IGBT發(fā)生短路故障時(shí)，UCE將隨IC急劇增大而增大。本來(lái)處于導(dǎo)通狀態(tài)的ERA3410因此反向截止，驅(qū)動(dòng)保護(hù)功能工作，觸發(fā)電壓UGE從15V慢慢下拉到10V左右，IGBT可承受的短路時(shí)間增長(zhǎng)。5號(hào)端子所接的光電耦合器動(dòng)作，耦合器的輸出端接至控制電路，使之鎖住觸發(fā)信號(hào)，保護(hù)了IGBT不繼續(xù)導(dǎo)通。 12345678ABCD87654321DCBATitleNumberRevisionSizeA2Date:8-Oct-2004 Sheet of File:D:畢

22、業(yè) 設(shè) 計(jì) 2.ddbDrawn By:.2151493165EXB841U11RG225C1047uFC1147uFR10D6V2R124.7K1/2WAlarmRPHBGND2C2G2E2U7RbVCCVCC1110U22ESN74HC04使用使用EXB841EXB841應(yīng)該注意的一些事項(xiàng)應(yīng)該注意的一些事項(xiàng)(1)IGBT的柵、射極回路的接線長(zhǎng)度一定要小于1m，且應(yīng)使用雙絞線。(2)電路中的電容器C10和C11用來(lái)平抑因電源接線阻抗引起的供電電壓變化，而不是作為電源濾波用。 (3)增大IGBT的柵極串聯(lián)電阻Rg，可抑制IGBT集電極產(chǎn)生大的電壓尖脈沖。(4)IGBT屬壓控器件，當(dāng)集射間有高電

23、壓時(shí)，很容易受外界干擾，使柵射電壓超過(guò)UGE(th)，引起器件誤導(dǎo)通，為了阻止這類現(xiàn)象的發(fā)生，在柵射間必須并接一只10K的電阻。(5)開(kāi)機(jī)的順序應(yīng)當(dāng)是先讓IGBT驅(qū)動(dòng)電路工作，產(chǎn)生穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)波形，再讓主電路工作。系統(tǒng)保護(hù)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)保護(hù)電路設(shè)計(jì) IGBT是比較脆弱的電子元件，而且價(jià)格比較昂貴；另一方面，逆變電源的負(fù)載大都是比較貴重的設(shè)備，對(duì)電能質(zhì)量要求較高，易受損壞，因此，我們必須對(duì)逆變電源加裝必要的保護(hù)功能，保護(hù)電源本身和負(fù)載不被損害。 1 1、 啟動(dòng)浪涌電流抑制電路啟動(dòng)浪涌電流抑制電路 開(kāi)啟逆變電源時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，因此在整流橋的直流側(cè)和濾波電容之間串聯(lián)一電阻，同時(shí)在電阻的兩端并接

24、晶閘管開(kāi)關(guān)，電源啟動(dòng)時(shí)晶閘管開(kāi)關(guān)關(guān)斷，由電阻限制啟動(dòng)浪涌電流，當(dāng)濾波電容的充電過(guò)程完成后，觸發(fā)晶閘管，使之導(dǎo)通，從而達(dá)到短接限流電阻的目的。 2 2、 輸入過(guò)壓欠壓保護(hù)電路輸入過(guò)壓欠壓保護(hù)電路 輸入電壓高壓(不高于418V) 輸入電壓低壓(不低于342V) 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisionSizeBDate:8-Oct-2004 Sheet of File:D:畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2.ddbDrawn B y:VDCR210kR81K321411U1A567U1B12V12VR181.1KR191.1KU3U4R225KR235KVC CVC CP2

25、.0P2.1R1760kR9600R101.4K3 3、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路 過(guò)流保護(hù)是指電源輸出電流超過(guò)允許值時(shí)，使電源不受損壞的技術(shù)措施。 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Oct-2004 Sheet of File:D:畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2.ddbDrawn By:R141KR2610KC3470uFR151KR171K12VU6121314U1DR211.1KR255KVCCP2.31234D212J4CON24 4、 溫度保護(hù)電路溫度保護(hù)電路 隨著溫度的升高，電子元件的性能都會(huì)下降甚至損壞，因此我們必須

26、在系統(tǒng)內(nèi)加裝散熱風(fēng)扇，另外還應(yīng)當(dāng)對(duì)電源關(guān)鍵部位的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止因溫度過(guò)高而引起元器件的損壞。 123456ABCD654321DCBATitleNumberR evisionSizeBDate:8-Oct-2004 Sheet of File:D:畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2.ddbDrawn B y:R111KR131K1098U1C12VR201.1KU5R245KVC CP2.212J3C ON2R3AB系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)PIPI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成的控制偏差,將偏差的比例(P)、積分(I)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。 數(shù)字

27、數(shù)字PIPI控制器控制器 位置型PI算法 : u(n)=Kpe(n)+ +u(0) u(0)是偏差為零時(shí)的初值 增量型控制算式 : u(n)=u(n)-u(n-1)=(Kp+Ki)e(n)-Kpe(n-1) Kp稱為比例增益、Ki稱為積分系數(shù)。 本系統(tǒng)所采用的控制算法 u(n)=u(n-1)+u(n)=u(n-1)+(Kp+Ki)e(n)-Kpe(n-1) niIieTT1)(標(biāo)準(zhǔn)PI算法積分項(xiàng)的改進(jìn) 積分作用能消除控制系統(tǒng)的靜差，但會(huì)引起積分飽和，造成調(diào)節(jié)滯后，使系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的超調(diào)。積分分離法是在偏差很大時(shí)不進(jìn)行積分，僅當(dāng)偏差的絕對(duì)值小于門(mén)限值(15)時(shí)才進(jìn)行積分積累，避免了過(guò)積分現(xiàn)象。PI

28、PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法 理論計(jì)算法 : 前提是能獲得被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型， 這在工業(yè)過(guò)程中一般較難做到。實(shí)驗(yàn)確定法(如試湊法、工程整定法) ： 不依賴對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，直接在控制系 統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定，簡(jiǎn)單易行。 試湊法是通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真或?qū)嶋H運(yùn)行，觀察系統(tǒng)對(duì)典型輸入作用的響應(yīng)曲線，根據(jù)各調(diào)節(jié)參數(shù)(Kp，Ki)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響，反復(fù)調(diào)節(jié)試湊，直到滿意為止，從而確定PI參數(shù)。增大比例系數(shù)Kp將加快系統(tǒng)響應(yīng)并減少穩(wěn)態(tài)誤差，但過(guò)大的Kp會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，產(chǎn)生振蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。減小積分系數(shù)Ki將有利于減小超調(diào)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的消除將隨之減慢。試湊法過(guò)程：

29、(1) 首先只整定比例系數(shù)，將Kp由小變大，使系統(tǒng)響應(yīng)曲線略有超調(diào)。此時(shí)若系統(tǒng)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差或穩(wěn)態(tài)誤差已小到允許范圍內(nèi)，并且認(rèn)為響應(yīng)曲線已屬滿意，那么，只須用比例調(diào)節(jié)器即可。 (2) 若在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差太大，則必須加入積分環(huán)節(jié)。整定時(shí)先將第一步所整定的比例系數(shù)略為縮小(如為原來(lái)的0.8倍)，再將積分系數(shù)置為一較小值并連續(xù)增大，使得在保持系統(tǒng)良好動(dòng)態(tài)性能的前提下消除穩(wěn)態(tài)誤差。這一步可反復(fù)進(jìn)行，即根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)Kp和積分系數(shù)Ki，以期得到滿意的結(jié)果。中位值濾波技術(shù)中位值濾波技術(shù) 為了克服測(cè)量通道中隨機(jī)干擾引入的隨機(jī)誤差，本系統(tǒng)中我們采用數(shù)字濾波方法來(lái)消除隨機(jī)誤差。中

30、位值濾波是對(duì)某一被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣n次（一般n取奇數(shù)），然后把n次采樣值按大小排列，取中間值為本次采樣值，本系統(tǒng)我們?nèi)為7，并用冒泡排序法來(lái)對(duì)采樣值進(jìn)行排序。系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)AT89C51通過(guò)ADC0809采樣輸出電壓值，調(diào)整SA4828控制數(shù)據(jù)中的調(diào)制幅度值，具體說(shuō)，就是采樣輸出電壓值，與系統(tǒng)設(shè)定電壓值（本系統(tǒng)為220V）比較，采用PI控制算法去控制調(diào)制幅度值，從而使SA4828輸出的SPWM波的脈寬幅度隨輸出電壓值變化，使IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間發(fā)生變化，輸出電壓穩(wěn)定在220V。 系統(tǒng)的系統(tǒng)的MATLABMATLAB仿真仿真MATLABMATLAB簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 MATL

31、AB是美國(guó)Mathworks公司開(kāi)發(fā)的大型軟件， 它包括了兩大部分：數(shù)學(xué)計(jì)算和工程仿真。數(shù) 學(xué)計(jì)算部分提供了強(qiáng)大的矩陣處理和繪圖功能。 在工程仿真方面，MATLAB提供的軟件支持幾乎 遍布各個(gè)工程領(lǐng)域， 用MATLAB語(yǔ)言對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真，一方面，我們可以用電力系統(tǒng)仿真工具箱SimPower的各種模塊來(lái)建立所需電路的仿真模型，另一方面，對(duì)于系統(tǒng)的控制部分，我們可以用Simulink來(lái)建立它的仿真模型。接下來(lái)，只要對(duì)各模塊和系統(tǒng)設(shè)置正確的仿真參數(shù)，我們就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、調(diào)整，從而驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性。 系統(tǒng)仿真模型的建立系統(tǒng)仿真模型的建立系統(tǒng)的仿真模型大致可分為三個(gè)部分：主電路部分、控制部分和測(cè)量部分。 三