基于SG3524芯片的逆变电源设计与MATLAB仿真.docx

1、基于SG3524芯片的逆变电源 设计与MATLAB仿真 本科电力电子技术课程设计说明书题目：基于SG3524芯片的逆变电源 设计与MATLAB仿真（模拟与仿真）学 院：机电工程学院专 业：农业电气化与自动化姓 名：齐立峰学 号：120513899指导教师：洪宝棣职 称：副教授设计完成日期：二一五年一月前言电子技术的快速发展，使得我们的生活离不开电子产品，更离不开使用电子产品的能源。能源在各个行业和日常生活中的广泛应用，又使我们急迫得需要处理能源的应用问题。便携式能源的种类也日益更新，但电子产品也在不断得更新，不同国家的市电不同，也会因此造成电子产品的使用。在旅游、车载、各类舰船以及飞行器、野营

2、、医疗急救等便携式电器产品的使用中，逆变电源可以满足我们的这种需求。逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，能够将DC24的直流电转换成AC220V/50Hz的交流电，是一款很方便使用的供一般电器使用的电源转换器。为越来越多的人所用，它的设计和改进具有很大的开发价值和发展前景。现代逆变技术的发展，结合了众多先进的技术，如半导体电子技术、电子技术、控制技术、计算机技术、电力电子技术等。逆变电源的发展，将朝着质量轻、体积小、效率高、性能稳定的方向。电力逆变电源有着广泛的用途，它可用于各类交通工具，在太阳能及风能发电领域，逆变器有着不可替代的作用。电力控制系统的可靠程度是电力系统和设备可靠

3、、高效运行的保证，而电力控制系统必须具备安全可靠的控制电源。电力系统中为保证变电所的诸如后台机、通讯设备等能在交流电源停电后不间断工作，工程做法一般采用UPS电源作为主要解决方案，但UPS电源存在容量小、价格贵、故障率高等不足，因此综合自动化变电所中可采用电力正弦波逆变电源来代替常规不间断UPS电源。利用逆变电源可以解决UPS电源存在的各种缺点，可以很好的运用在一些不能断电的场合。本设计所介绍的逆变电源主要采用集成化芯片SG3524。因此,本文所介绍的逆变电源是一种易于控制、可靠性较高、性能较好的逆变电源设计。目录1绪论 31.1概述 31.2设计目的 31.3设计要求 31.4设计内容与技术

4、参数 42主电路结构 42.1主电路结构 42.2工作过程 53 MATLAB仿真 63.1 MATLAB 简介 63.2 MATLAB特点 63.3 主电路连接 73.3.1 器件选择路径 73.3.2 器件参数设置 73.3.3 连线（主电路） 103.4 输出电压仿真 104设计小结 115参考文献 111绪论1.1概述大家知道交流电可以通过二极管或可控硅的单向导电性整流成直流电供给需要直流电的场合。这种把交流电变换成直流电的过程我们叫做整流，也叫做顺变。那么逆变呢？我们自然地就会想到，应该就是把直流电变换交流电的过程。逆变电源就相对于整流器而言通过半导体功率开关器件的开通和关断把直流电

5、变换成交流电的这么一个装置。例如：应用晶闸管的电力机车，当下坡时使直流电动机作为发电机制动运行，机车的位能转变成电能，反送到交流电网中去。又如运转着的直流电动机，要使它迅速制动，也可让电动机作发电机运行，把电动机的动能转变为电能，反送到电网中去。把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。在特定场合下，同一套晶闸管变流电路既可作整流，又能作逆变。变流器工作在逆变状态时，如果把变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去，叫有源逆变。如果变流器的交流侧不与电网联接，而直接接到负载,即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，则叫无源逆变。交流变频调速就是利用这一原理

6、工作的。有源逆变除用于直流可逆调速系统外，还用于.流饶线转子异步电动机的串级调速和高压直流输电等方面。1.2设计目的把从电力电子技术课程中所学到的理论和实践认识，在课程实践中全面综合的加以运用，使这些知识得到巩固和提高，并使理论知识与实践技能密切结合起来；初步树立起正确的设计思想，掌握一般电力电子电路设计的基础方法和技能，培养观察和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力；培养具有查阅参考文献和技术资料的能力，能熟悉或较熟悉地应用相关手册和图表，为今后成为一名合格的电气工程技术人员进行必须的基本素质训练。1.3设计要求1、输入直流电源：24V10% ；2、输出交流电压：220V10%；

7、3、控制电路芯片为SG3524； 4、过流保护电路。1.4设计内容与技术参数1、主电路设计。2、通过计算选择全控器件的具体型号。3、确定变压器变比及容量。4、控制电路芯片分析及接线使用。5、绘制相关电路图。6、MATLAB电路仿真，获得输出电压波形；7、完成设计说明书。2主电路结构（引用白佳宁报告 页）2.1主电路结构电压型全桥逆变电路的原理图如图1所示，它共有四个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。把桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180度。其输出电压u0的波形是会矩形波，但其幅值高出一倍。图1-a图1-b2.2工作过程t1时刻前V1和V4导

8、通， uo=Ud。t1时刻V4截止，而因负载电感中的电流io不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续流，uo=0。t2时刻V1截止，而V2不能立刻导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，uo=-Ud。到负载电流过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开始导通，uo仍为-Ud。t3时刻V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，uo再次为零。3 MATLAB仿真3.1 MATLAB 简介MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB

9、是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈

10、一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。3.2 MATLAB特点1) 高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；2) 具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化

11、；3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；4) 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供了大量方便实用的处理工具。3.3 主电路连接3.3.1 器件选择路径器件路径直流电压源SimPowerSystems/Electrical Sources单相桥式逆变器SimPowerSystems/Power Electronics单相变压器SimPowerSystems/Elements阻感负载SimPowerSystems/ElementsPWM发生器SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks示波

12、器Simulink/Sinks电压表SimPowerSystems/Measurements3.3.2 器件参数设置直流电压源参数按如下设置：单相桥式逆变器按如下参数设置单项变压器按如下参数设置3.3.3 连线（主电路）PWM发生器按如下参数设置和输出电压仿真4设计小结本文设计了一个基于SG3524芯片，输入直流电源24V10%，输出交流电压220V10%的逆变电源装置。设计过程依据从输出到输入的设计过程，首先给出了逆变电路的主电路结构，并进行了输出电压的MATLAB仿真。经过这次的电力电子课程设计后，我从中学到了很多东西。在我们学了电力电子技术基础、电力系统的MATLAB/SIMULINK仿

13、真与应用之后，对专业课程基础知识已经有了最基本的了解和接触。在经过独立设计，我成功的完成了输出MATLAB仿真。对于我个人而言，我熟练的掌握了运用MATLAB2012软件进行仿真的一般步骤和方法，还进一步熟悉操作过程。当我们三个拿到设计任务书时随自己完全没有信心，但经过了很长时间的资料整理和学习，我们发现了题目并不是很难，完成本次实验后对我感触最深的是，我们需要扎实自己的知识基础，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。要学会合作共赢，如果没有另外两个同伴，我也不能做出仿真结果，而且面对仿真结果不对时要有耐心和毅力。理论只有与实践结合才能把所学知识灵活运用，本次课程设

14、计我收获很大，熟悉了MATLAB仿真的步骤，并且从客观上理解所学知识，这也为我以后的就业打下了良好的基础。也感谢学校和学院能给我们这次机会去实践，感谢各位老师对我们的支持与鼓励，谢谢你们。5参考文献1.王兆安 刘进军 电力电子技术 M北京：机械工业出版社 2009.2.王晶 翁国庆 电力系统MATLAB/SIMULINL仿真与应用 M西安；西安电子科技大学出版社 2008.课程设计任务书论文题目基于SG3524芯片的逆变电源设计与MATLAB仿真学院机电工程学院专业农业电气化及其自动化班级12级农电班课程设计的要求 1、输入直流电源：24V10% ；2、输出交流电压：220V10%；3、控制电

15、路芯片为SG3524； 4、过流保护电路。课程设计的主要内容与技术参数 1、主电路设计。2、通过计算选择全控器件的具体型号。3、确定变压器变比及容量。4、控制电路芯片分析及接线使用。5、绘制相关电路图。6、MATLAB电路仿真，获得输出电压波形；7、完成设计说明书。课程设计工作计划通过学习，查阅收集参考资料和文献；进行方案论证；做主电路设计；选择器件；确定变压器变比及容量；确定滤波电抗器；芯片分析接线；搭建仿真电路模拟输出波形；总结并撰写说明书；准备答辩。接受任务日期 2015 年 01月12日 要求完成日期 2015年01月17日学 生 (签名) 年 月 日指 导 教 师 (签名) 年 月 日院长(主任) (签名) 年 月 日