三相逆变器作为交流供电电源的主要部分,广泛地应用于电动车、电力设备、产业设备、交通车辆等领域。逆变器的并联控制技术以其广泛的应用前景也得到越来越深入地研究。人们对逆变电源的要求越来越高,高性能、高可靠性的大功率逆变器就是当今逆变电源的发展趋势之一。提高逆变电源容量主要有两个途径,设计大功率的逆变器和采用逆变器并联技术实现电源模块化。 为此,本文以两台400kVA组合式三相逆变器为对象,采用全数字化控制方式,主要研究了大功率三相逆变器的波形控制技术和并联控制技术。本文围绕大功率组合式三相逆变器,对其主电路结构、系统的数学模型、波形控制技术以及并联系统模型、并联控制方案进行了较为详细的分析和研究。分析了适用于大功率的组合式三相逆变器结构,并给出了400kVA组合式三相逆变器的主电路设计。建立和分析了组合式三相逆变器在ABC、αβ、dq 坐标系下的数学模型。针对大功率组合式三相逆变器,采用在dq 坐标系下的三相电压闭环统一控制方案。为了使大功率三相逆变器得到较好的输出电压波形质量,采用PID 瞬时值电压反馈控制和重复控制并联结合的控制方案。分析了PID 控制器和重复控制器的原理,并针对400kVA 三相逆变器的系统性能,给出了相应数字PID 控制器和重复控制器的设计。并利用Matlab 建立了系统的仿真模型,给出了理论研究结果。提出了有效提高系统动态性能的两种方法:加负载电流前馈和动态过程中强制改变改变调制比。介绍了大功率三相逆变器的短路限流保护技术,提出了采用瞬时值限流电路和单独的软件限流环相结合的方案,保证大功率三相逆变器在短路时自动限流保护。对两台大功率三相逆变器组成的并联系统的结构、环流特性及逆变器的输出功率进行了分析。详细分析了输出阻抗特性不同时,逆变器环流和输出功率分配的差异,得出了输出阻抗对环流和功率影响的一般规律。针对大功率三相逆变器并联系统,采用基于功率误差的分散逻辑控制方案。分析了基于功率误差的分散逻辑控制原理,逆变器输出功率的检测和母线信号综合的脉宽调制原理。根据400kVA 三相逆变器并联系统的输出阻抗特性,采用了无功调节输出电压幅值和同步锁相实现相位同步的并联控制策略。 本文最后在两台400kVA组合式三相逆变器样机上得到了实验验证。实验结果进一步验证了大功率三相逆变器的波形控制和并联控制策略有效可行性。
上传时间: 2013-07-03
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本文致力于可并联运行的斩控式单相交流斩波变换器的研究。交交变换技术作为电力电子技术一个重要的领域一直得到人们的关注,但大都将目光投向AC-DC-AC两级变换上面。AC/AC直接变换具有单级变换、功率密度高、拓扑紧凑简单、并联容易等优势,并且具有较强扩展性,故而在工业加热、调光电源、异步电机启动、调速等领域具有重要应用。斩控式AC/AC 电压变换是一种基于自关断半导体开关器件及脉宽调制控制方式的新型交流调压技术。 本文对全数字化的斩控式AC/AC 变换做了系统研究,工作内容主要有:对交流斩波电路的拓扑及其PWM方式做了详细的推导,着重对不同拓扑的死区效应进行了分析,并且推导了不同负载情况对电压控制的影响。重点推导了单相Buck型变换器和Buck-Boost 变换器的拓扑模型,并将单相系统的拓扑开关模式推导到三相的情况,然后分别对单相、三相的情况进行了Matlab仿真。建立了单相Buck 型拓扑的开关周期平均意义下的大信号模型和小信号模型,指导控制器的设计。建立了适合电路工作的基于占空比前馈的电压瞬时值环、电压平均值环控制策略。在理论分析和仿真验证的基础上,建立了一台基于TMS320F2808数字信号处理器的实验样机,完成样机调试,并完成各项性能指标的测试工作。
上传时间: 2013-04-24
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开关电源以其效率高、功率密度高在电源领域中占主导地位。开关电源多数是通过整流器与电力网相接的,经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路,其输入电流波形呈脉冲状,交流网侧功率因数很低,在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网,成为电力公害。开关电源己成为电网最主要的谐波源之一。因此,进行网侧功率因数校正成为目前研究的热点之一。目前研究和应用得较多的高功率因数变换器要用两级:DC/DC开关变换器串联。这种电路的最大缺点是需要多个元器件、成本高、效率低,尤其在中小功率场合应用时很不经济。现在国内外正在开发研究单级功率因数校正电路,具有很高的功率因数且成本低。因而研究单级功率因数校正及变换技术对抑制谐波污染、开创绿色电源以及实现当今开关电源的小型轻量化具有重大意义。 近年来随着电子信息产业的高速发展,人们对开关电源的需求与日俱增,开关电源。PFC(Power Factor Correction)集成控制器己成为发展前景十分诱人的朝阳产业。随着开关电源的广泛应用,开关电源PFC集成控制器显示出了强大的生命力,它具有集成度高、性价比高、外围电路简单和性能指标优良等优点,现已成为开发各类电源及开关电源模块的优选集成电路。 本文首先阐述了电网污染的危害、功率因数的定义,总结了各种功率因数校正变换器的典型拓扑,对各种拓扑的特点、应用场合及控制方法作了比较分析,着重详细介绍了反激拓扑的功率因数校正变换器的应用及优缺点。最后采用功率因数校正芯片SA7527进行了一个小功率电源的功率因数校正的设计,用实验验证了该设计的可行性,结果显示功率因数能达到0.95左右,达到了较好的功率因数校正效果。
上传时间: 2013-06-30
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当今高新技术不断发展,越来越多的高精度仪器设备对输入电源,特别是对输入交流电源的稳压精度要求越来越高。与此同时,随着我国经济的发展和用电负载的急剧增加,电压波动和波形畸变等供电质量问题日趋突出,不能满足高精度仪器设备的需要,因而就需要在电网和这些设备之间增加高稳压精度、宽稳压范围的交流稳压电源。基于Delta逆变技术的交流稳压电源既能进行瞬时的交流电压稳定补偿,又能提高整流输入端的功率因数,减少谐波对电网的污染,因而具有重要的实际意义和研究价值。 本文采取串联补偿型变换器作为主电路的拓扑结构,并从能量双向传输方面对主电路进行了详细阐述。针对Delta逆变器工作特点对交流稳压电源的工作原理进行了分析,并提出一种正向补偿采取整流加高频斩波,负向补偿采取有源箝位Buck变换器的工作模式。建立Delta逆变器与电网相互作用的等效电路模型,得出了理想补偿电压与实际补偿电压定量关系式,分析了逆变输出滤波器的结构、位置对滤波效果的影响和电气参数对实际补偿效果的作用规律。完成了逆变器的输出滤波器、补偿变压器的设计和PWM整流器电容参数的计算。 针对稳压系统中Delta逆变器和PWM整流器两个主体环节,对Delta逆变器的前馈、反馈控制特性和PWM整流器的间接、直接电流控制特性分别进行了综合比较,并应用MATLAB软件建立了改进前馈控制与直接电流控制的仿真模型,对Delta逆变交流稳压速度和精度进行了系统仿真分析,给出了仿真波形,验证了文中所述控制策略的可行性。
上传时间: 2013-07-10
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随着电力电子技术的发展,开关电源的小型化、高频化成为趋势,其中各个部分工作时的电磁干扰问题也越来越严重,因此开关电源的电磁兼容性也越来越引起人们的重视。目前,软开关技术因其能减少开关损耗和提高效率,在开关电源中应用越来越广泛。本文的主要目的是针对开关电源中的电磁干扰进行分析,研究软开关技术对电磁干扰的影响,并且提出一种抑制共模干扰的滤波方法。 本文首先介绍了电磁兼容的定义、开关电源EMI的特点,论述了开关电源中EMI的研究现状。从电磁干扰的三要素出发,介绍了开关电源中电磁干扰的干扰源和干扰的耦合通路。分析了电感、电容、高频变压器等器件的高频特性,并介绍了线性阻抗稳定系统(LISN)的定义和作用。在了解了软开关基本概念的基础上,本文以全桥变换器为对象,介绍了移相全桥ZVS的工作原理,分析了它在实现过程中对共模干扰的影响,并在考虑IGBT寄生电容的情况下,对其共模干扰通道进行了分析。然后以UC3875为核心,设计了移相全桥ZVS的控制电路和主电路,实现了软开关。为了对共模干扰进行抑制,本文提出了一种新型的有源和无源相结合的EMI滤波器,即无源部分采用匹配网络法,将阻抗失配的影响降到最低;有源部分采用前馈控制,对共模电流进行补偿。 针对以上提出的问题,本文通过Saber软件对移相全桥ZVS进行了仿真,并和硬开关条件下的传导干扰进行了比较,得出了在高频段,ZVS的共模干扰小于硬开关,在较低频段改善不大,甚至更加严重,而差模干扰有较大衰减的结论。通过对混合滤波器进行仿真,取得了良好的滤波效果,和传统的无源EMI滤波器相比,在体积和重量上都有一定优势。
上传时间: 2013-05-28
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近年来随着能源短缺和供电设备对供电电源的性能和可靠性要求的提高,逆变电源并联运行技术得到了大力发展。在逆变电源并联技术中,最重要的是如何限制模块间的环流,并使并联模块最终达到同步运行。传统方法被证明已经不能满足要求,随着DSP数字信号处理器运算速度越来越快,将DSP应用到逆变电源并联系统中已经成为一种趋势。本文在比较了国内外的并联系统控制策略的基础上,提出了将工业自动化领域热门的现场CAN总线技术引用到系统中,实现了真正的分布式控制和并联逆变电源系统的智能化,提高了实际运行中系统的可靠性。在研究和分析了单台三相逆变电源的数学模型的基础上,设计了基于SVPWM调制和电压闭环反馈控制的三相逆变电源,作为并联系统的基础。在并联运行技术的研究中,重点分析了并联系统的环流特性,电压特性和功率特性,提出了一种基于CAN总线的功率均分控制策略。仿真结果证明,这种方法对于环流的抑制和并联模块的同步运行是行之有效的。针对并联逆变电源系统,本文设计了CAN总线的接口电路和相应的通信模块,并在DSP上实现,确保了在并联运行过程中数据传输的完整性和实时性。最后在TMS320LF2407平台上,给出了逆变器控制和并联相关的硬件电路和软件流程图,并用MATLAB对本文涉及到的关键算法进行了仿真分析,给出了相应的波形。
上传时间: 2013-06-08
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太阳能资源具有可持续发展和绿色能源两大优势,太阳能发电作为一种太阳能资源的利用方式正逐渐受到各国重视,其中,光伏并网发电系统最具理论意义和实用价值。并网逆变器是光伏并网发电系统的关键环节,其硬件研制和控制算法研究是光伏并网领域的热点课题。本论文在充分研究近年来光伏发电领域重要研究成果的基础上,设计了一个5kW的三相光伏并网逆变器,并在硬件设计、控制算法研究和仿真方面进行了深入探讨。 该三相光伏并网逆变器由前级的DC-DC直流变换电路和后级的DC-AC三相并网逆变电路组成。其中,DC-DC电路采用多支路并联结构,各支路均采用独立的最大功率点跟踪控制,解决了各支路间功率不匹配问题,可应用于光伏与建筑一体化系统中;DC-AC电路采用三相PWM整流器电路结构和空间电压矢量控制方法,提高了直流电压利用率,减小了注入电网的谐波。本文在分析三相光伏并网逆变器电路工作原理和控制算法的基础上,采用计算机仿真验证了控制算法的可行性,并讨论了在不同电压范围内,三相光伏并网逆变器的工作特点及相应控制算法。 本文从检测与保护电路设计,电源电路设计,主电路参数选择等方面讨论了该逆变器的硬件设计方法,并进行仿真、调试,验证了模拟电路设计的正确性,为类似结构的光伏并网逆变器提供了硬件设计参考。
上传时间: 2013-05-18
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随着市场经济和现代化工业的发展,能源短缺和环境污染,已经成为制约人类社会健康发展的两大重要因素。新能源的开发与利用愈来愈受到重视,太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富等优点逐步得到了开发利用。光伏逆变电源作为太阳能利用中主要的能量变换装置,是目前研究和发展的重要环节。 本文以实际项目为背景,详细地分析了30kVA三相光伏并网逆变电源的研制过程。论文的主要工作如下: 首先,概述了光伏发电的意义以及我国光伏产业的发展现状及前景;介绍了本课题的来源及其主要研究的内容;分析了三相逆变器的数学模型;总结了三相逆变器的各种抗三相不平衡的拓扑结构,从中选择了三相四桥臂作为逆变电源的主电路结构;对四桥臂的各种抗三相不平衡控制策略进行了比较,具体分析了二维空间矢量法的原理,考虑到实际的软硬件条件的限制,对该方法提出了进一步简化应用的方案。 接着,根据项目指标,研制了30kVA三相光伏逆变电源样机的主电路;采用了独立运行时为LC结构,并网运行时为LCL结构的滤波模式,并总结了滤波器参数设计的步骤,给出了滤波器的相关参数;独立地设计和研制了以TMS320F2812芯片为核心的主控板,以及液晶显示、保护、采样、锁相等控制电路,并总结了印制电路板设计中需要注意的事项。 随后,介绍了DSP的编程环境:详细地分析了显示键盘程序、七段式的电压空间矢量PWM程序以及相关的主程序和中断程序并给出了流程图;总结了编程注意事项;构思了光伏逆变电源并网运行的整个过程;具体地说明了锁相环和捕获单元的应用方法;概述了孤岛效应的产生与防治。 最后,设计了独立运行时的MATLAB仿真试验,在闭环中采用了最大误差控制法,取得了良好的仿真效果,并在此基础上,进行了30kVA三相光伏并网逆变电源样机的安装,顺利完成了独立运行的调试,并给出了实验波形。
上传时间: 2013-07-02
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随着电信业的迅猛发展,电信网络总体规模不断扩大,网络结构日益复杂先进。作为通讯支撑系统的通讯用基础电源系统,市场需求逐年增加,其动力之源的重要性也日益突出。庞大的电信网络高效、安全、有序的正常运行,对通信电源系统的品质提出了越来越严格的要求,推动了通信电源向着高效率、高频化、模块化、数字化方向发展。 本文在广泛了解通信电源的行业现状和研究热点的基础上,深入研究了开关电源的基本原理及相关技术,重点分析了开关电源功率因数技术及移相全桥软开关PWM技术的基本原理,并在这基础上设计了一款通信机房常用的48V/25A的通信电源模块,该电源模块由功率因数校正和DC/DC变换两级电路组成,采用了一些最新的技术来提高电源的性能。例如,在电路拓扑中引入软开关技术,通过采用移相全桥软开关PWM变换器实现开关管的零电压开通,减小功率器件损耗,提高电源效率;采用高性能的DSP芯片对电源实现数字PWM控制,克服了一般单芯片控制器由于运行频率有限,无法产生足够高频率和精度的PWM输出及无法完成单周期控制的缺陷;引入了智能控制技术,以模糊自适应PID控制算法取代传统的PID算法,提高了开关电源的动态性能。 整篇论文以电源设计为主线,在详细分析电路原理的基础上,进行系统的主电路参数设计、辅助电路设计、控制回路设计、仿真研究、软件实现。
上传时间: 2013-05-26
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本课题为电流型高电压隔离电源,它是基于交流电流母线的分布式系统,能够整定短路电流,适应高电压工作环境的隔离电源。本论文介绍了该课题的应用场合,简要介绍了分布式系统的种类及各自优势,以及已有的电流型副边稳压电路相关的研究成果,并在此基础上提出了本课题的研究目标。 本篇论文主要针对课题方案的三个方面进行论述,分别阐述如下: 一,母线电流产生系统与电流型副边开关电路的匹配问题,包括各部分电路的功能介绍、电流型副边开关电路的小信号等效电路的建模、高电压隔离变压器及磁元件的选择; 二,模块体积小型化有利于高压部件的设计安装和EMS防护。为了省去体积较大的辅助电源部分,本课题采用了副边电路自供电的方式。在低压自供电方式下,利用比较器、TLA31等器件产生多路同步三角波以及开关驱动PWM脉冲。对自供电方式下的三角波振荡器进行比较,并对三角波振荡器电路模块进行了建模以及系统反馈补偿; 三,在本方案中实现了电流源拓扑的同步整流技术,利用PMOS管替代续流二极管,减小了电路的损耗、散热器的使用以及模块的体积。 本篇论文对本课题设计的核心部分进行了比较详细的介绍和分析,具体的参数计算方法也一一列出。最终,论文以研究目标为方向,通过一系列的改进措施,基本实现了课题要求。
上传时间: 2013-06-24
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