1、 毕业设计文献综述 电子信息工程 中频变频电源设计 前言 随着社会的发展，现代社会的人们对各类电器设备的需求已经是日益增加，不可或缺，人们天天跟其进行接触。而电源作为基础设备，几乎为全部的电器提供能源，而伴随着各类新兴电器的出现与发展，人们对电源要求也日益提高，各类电源也相继出现，变频电源便就是其中之一。 变频电源 就 是 要把 市电中的交流电经过 ACDCAC 变换 , 输出为纯净的正弦波， 可以在一定范围内调 节 输出电压和频率。 变频电源 目前 主要有 以下 二大种类： SPWM 开关型和线性放大型。 此次设计主要是设计一个中频变频电 源，并以此对相关的电源各部分电路的原理以及仿真软件的
2、应用进行熟悉。 主题 1、 变频电源技术的发展概述 交流电机的无级调速的广泛应用是变频技术诞生的基础。过去的直流调速技术因故障率高，体积大等问题而无法大规模应用。 20 世纪的 60 年代以后，晶闸管及其升级产品普遍应用于电子电力器件。不过其调速性依旧远远难以满足需求。 70 年代开始，脉宽调制变压变频（ PWM-VVVF）调速研究得到了突破， 80 年代以后日渐完善的微处理器技术令各种优化算法得以纷纷地得到实现。而到了 80 年代的中后期，美、德、日、英等先进国家的变频电源技术渐渐实用化，产品纷纷投入市场，得到大规模应用。 随着发达国家变频电源产品的广泛应用，直到上个世纪 80 年代后期，众
3、多的外资品牌都渐渐涌入中国市场，这成为中国变频电源行业的起源。在经过 20 余年的推广和发展后，变频电源这一新兴产业已然得到广大企事业用户的认可。逐步崛起的国产变频电源，如今已经逐渐抢占高端市场。 2、变频电源技术的优缺点 随着新兴科技的迅猛发展，变频电源技术也得到了长远的发展。在越来越多的应用场合，变频电源的先进性也得以凸显，相较普通电源，变频电源具有以下优点。 1.控制接口界面标准。拥有 PLC 接口， 具有较高抗干扰 ， 可靠性 高 ，可实现 中 远程集中监控。 2.响应快。相比 可控硅电源电源 ，变频电源 对负载的变化及输入的变化响应快得多。 3.完善的保护功能和有效的控制功能。 4.
4、节能， 比传统整流器节能 约 30%。 5.高可靠性。 业界 中 的可靠性最高 。 6.小型、节约、轻便。 7.备件数量少。 尽管相较于普通电源，变频电源无法比拟的优点，但是同时它也存在一些有待克服的缺点与局限。主要有： 容易产生故障且不易维修、高频谐波污染、电磁干扰、成本高、发热 等 。 3、变频电源技术 目前国内变频电源主要有两种：一种为模拟型的，另一种是 程控型的。其共同点都是采用正弦脉宽调制（ SPWM）技术， SPWM 电路都使用全桥逆变电路，都是采用硬件实现；而不同点是模拟型全频率、电压处的调节旋钮设定，由硬件实现，频率、电压调节全由硬件完成，主电路与测量的显示参数完全分开，即使出
5、现不正常的测量显示，也对正常输出没有影响，并且人机对话无法达到理想，和上位机通讯不方便。而程控型的事实上是数字 -模拟的混合系统，是用 196 单片机为控制核心，由程序设定调节频率、电压，程序也可以调节电压的有效值，也可由单片机来监控测量显示及其他工作状，把数据传于上位机微机较为方便，但 若不合理的工艺布局，或者没有编写好程序，则容易发生死机复位的现象。国内除了这两类外，还有一类使用线性放大技术的，这种电源市场 占有率很小，而功率只能做到几千瓦。 国外也有两种，一类为模拟型的，与国内现有的模拟型原理几乎一样；另一种则为程控型的，是以 DSP 为核心进行控制，相比单片机， DSP 的 CPU 更
6、快、集成度更高、存储器的容量更大。作为精简指令系统计算机（ RISC）， DSP 可对反馈电压有效值和给定电压有效值的误差使用 PI 调节，可由 DSP 完成测量显示；也能在一个周期内完成大多数指令，并且在一个指令周期内可以利用 并行处理技术，完成多条指令， DSP 可以和外部的 A/D 转换器形成精度较高的波形发生器，提供参考电压信号。它不但可以模拟电网电压的波动，产生所需要的动态扰动电压，以便检查设备在存在动态扰动时供电电压的性能；此外，还可以发出正弦波，模拟全球各地的频率和电压，也可以模拟电网电压的畸变，产生所需要的周期性畸变电压，用以测试设备在供电电压存在畸变时的性能。 PWM 控制就
7、是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形。 PWM 波形可分为等幅 PWM 波和不等幅 PWM 波两种。由直流电源产生 的 PWM 波通常都是等幅 PWM 波。当各脉冲的幅值相等，而宽度是按照正弦规律变化的PWM 波形成为 SPWM 波形。 4、整流滤波方法 本次使用单相半波整流，他是利用半导体二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电最基本的方法。整流电路由整流二极管、极性电容和负载电阻所组成。 5、逆变方法 逆变即叫交流电逆变成负载需要的交流电。可以采用 RC 正弦波振荡器，通过 RC 选频网路产生正弦波，经放大多输出较为平整的正弦波形。 利用
8、RC 振荡器来发生中频变频信号。 RC振荡器的原理与 LC 振荡器原理类似，都是利用振荡回路的自激振荡来产生正 弦波输出，且输出频率较 LC 振荡器低，满足在 1KHz 的要求，而且因为输出频率 F=1/2 RC，也可以通过改变RC 的值来改变输出的频率。所以可以确定为本次逆变部分电路来使用。 小结 作为现在热门的电源产品，变频电源拥有广阔的发展前景。不断发展的变频技术，很明显将会使得变频电源成为主流。本次设计通过借鉴以往和现今所研究的变频电源的已有成果和理念，来初步理解设计变频电源的流程以及原理， 在设计的时候，从多方面、多角度去考虑问题， 并且争取可以 进一步提高 变频电源的实用性和可操作
9、性。 并通过本次实验对变频相关技术进行 了解和熟悉。 参考文献 ： 1徐银泉 . 恒压恒频单相桥式逆变器的三种 SPWM控制方案 J . 电气传动 ,1986 2黄晓林 .高品质变频电源的设计 J.仪表技术 .2003(2) 3周志敏 . 逆变电源实用技术 M. 中国电力出版社 ,2005, 3 4陈国呈 .PWM变频调速及软开关电力变换技术 M.北京：机械工业出版社， 2000 5王兆安 ,黄俊 . 电力电子技术 . 第 4 版 . 机械工业出版社 ,2000 6刘伟 , 李健 . 现代电力电子器件的现状与发展浅析 J. 周口师 范学院学报 , 2007 7赵良炳 . 现代电力电子技术基础 M. 北京 : 清华大学出版社 , 1995 8陈坚 . 电力电子学 -电力电子变换和控制技术 M. 第二版 .北京 :高等教出版社 , 2004.12 9李序葆 , 赵永健 . 电力电子器件及其应用 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2000.1 10王志良 . 电力电子新器件及其应用技术 M. 北京 : 国防工业 出版社 , 1995 11单相交直流 SPWM 变频电源设计 。 http:/ 12陶文涛 .一种基于 DDS 技术实现的变频电源 .四川大学电气信息学院 13赵勇 .基于 IGBT 的大功率变频电源的研制 .山东大学
