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1、8KVA单相逆变器设计与仿真姓 名:班 级:学 号:同组同学：一.设计1.1 技术要求1、输出电压 V0 （相）：220V2、输出功率P0: 8KVA3、输出频率f: 60HZ4、过载倍数：2倍5、负载功率因数cos（|）: 0.8-11.2 单相逆变电路因为输出功率为8KVA所以选择单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路，如图 1所示。PS3卬 T由口（F 叫-9 -(3-2)V2 220 2R =0 = 220 =7.5625 LSQcos :8000 0.82.负载电感最小值计算负载无功功率Qli为Q L1 = S0 sin =8 sin 37 o = 4.8145 KVA (3-3)负载电
2、感感抗Zli为L1Qli22024814.5=10.053，1(3-4)负载电感L1为Z L12 二 f10 .0532 二 6026 .667 mH(3-5)1.4滤波电容计算滤波电容与负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，所以设计滤波电路时选择滤波电容取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍滤波电容容抗心为Zc = 2Zl1 = 2 10.053 = 20.106(4-1)滤波电容C为-11C = = = 131.997uF2 二亿 li 2 二 60 20.106实际取值130uF,由13个10uF的电容构成电容阻抗实际值Zci为(4-2)11Zci6 = 20.41482 二 fC2- 6
3、0 130 10(4-3)1.5无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值长期最大电流Io（长）为I 0(长)(220)22206.0520.4148=37.9268 A(5-1)短期最大电流I0（短）为1 0(短)(2 220)2 ( 220 )2 -6.05 )(20.4148)=73.5214a(5-2)1.6 无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值长期电流峰值Iop（长）为10P（长）=、回0（长）=72M37.9268= 53.6366A（6-1）短期电流峰值Iop（短）为Iop（短）=、回0（短）=72x 73.5214= 103975A（6-2）1.7 滤波电感计算1 .滤波电感的作用1）
4、 .减小输出电压的谐波电压2）.保证滤波电压的传输2 .设计滤波器时应该注意以下问题1） .滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率（例 60倍频）2） .8 2LC应该远小于1 （即6 2LC 1）3） .应较小根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择切L = 1.6滤波电感L为1.61.6L =4.246mH（7-1 ）2 二f2 二 60实际取值为5mH所以滤波电感感抗Zl为_ _ _ _3_ _Zl = L =2 fL =2二 60 5 10 =1.8841 1(7-2)滤波电路的固有频率f为-197.511HZ(7-3)112二.LC 2二、5 10 130 10”0 2LC
5、 =0.0923 1 满足要求1.8逆变电路输出电压滤波及负载部分电路图，如图 3所以图3滤波及负载部分电路图在过载2倍的情况下：1. c0stp =1时（即纯阻性）电感电流Il与Ir间的夹角8为,R、，6.05、-、a a arctan() = arctan() = 8.4286(8-1 )2ZC2 20.4148电感电流Il为Il= JiC +(2Ir)2( 220 )2(2 220)220.41486.05= 73.521)(8-2)电感L上的压降AVl为Vl -IlZl -73.521 1.884-138.514V(8-3)逆变电路的输出电压Vi为Vi =也02 +138.5142 -
6、2 M220 M 138.514 Mcos(908.4268 =) = 242.1835V(8-4 )2. 8stp =0.8时(即阻感性)负载电感电流Ili与滤波电容电流Ic之差为,12 2201 L1 - 1 C = Z L1220Zc2 22022010.053 20.4148= 32.9915-(8-5)Ili - Ic与I r之间的夹角8为1-arctanJL：-1 C32.9915)=arctan( . “c ) = 29.5552 2207.5625(8-6)电感电流Il为Il = (2Ir)2(Ili;Ic)2 = (2 J20)2 (32.9915)2 = 66.8847)(
7、8-7) ,7.5625电感L上的压降为AVl为.：VL = IlZl =66.8847 1.884 = 126.0107V(8-8)逆变电路的输出电压Vi为Vi.&r of 3雷书|FLJFKiinmnntinl frfiqLjeoQy (Htzyi IFFT settingsDispiay style : Bar (relative to fundamental) Base value: |l .|Frequency Harmonic order-Mok Frequency (Hz上 图27输出电压V的FFT分析由图中可知，输出电压V。的主要谐波次数是1.5次谐波当负载电阻改成3G时，输出
8、电压V。的波形如图28图28输出电压V波形（负载电流扰动在内环外）当0.0208s突加负载时，峰值电压下凹到 276.3V, 0.054s突减负载时，峰值电 压凸起到348V。与图24相比，可知突加的负载电阻值减小，负载电流增大，系统的 波动也就越大，系统稳定性减弱。当给定为幅值311M频率60HZ的交流信号时，负载电阻为6.05 C,将输出滤波电容缩小10 （即C=13uF时，输出电压V。的波形如图29、30、31所示图29输出电压V0的波形（负载电流扰动在内环外）在0.0208s突加负载是，峰值电压下凹到 272.7V,当0.054s突减负载时，峰值 电压凸起到349.5V。与图24相比知
9、，在突加、突减负载时系统波动大了些。图30输出电压M的波形（负载电流扰动在内环之内）图31输出电压V0的波形（引入负载电流前馈补偿）在0.0208s突加负载时，峰值电压下凹到 287.3V,在0.054s突减负载时，峰值 电压突起到333.5V。V。的FFT分析，如图32所示FFT windowSelected signal: 6 cycles. FFT window (in red): 2 cycles200-2000.020.060.08Sigriril Ed unsally* 1fL:，号 Display 占&喇5rBi110.04Time (s)图32输出电压V0的FFT分析由图知电容减小10倍后，主要谐波次数变成了 2k次谐波，主要是2、4次谐波比较图12、24、25、26可知，双闭环控制系统的抗干扰性能要好于单闭环控制 系统，负载电流扰动在内环之内的系统和引入负载电流前馈补偿的系统抗干扰性能要 好于负载电流扰动在内环外的系统。比较图13、15、16可知，突加、突减的负载越小，相应的负载扰动电流越大， 对系统的影响也越大，负载扰动电流越大，系统波动越大。比较图13、17、19可知，在突加、突减相同负载的前提下，输出滤波电容的大 小也会影响系统的抗干扰性能，滤波电容越小，系统抗干扰性能越差，滤波电容越大, 系统抗干扰性能越好。