大容量400Hz中頻逆變電源主電路拓?fù)浜涂刂撇呗缘难芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間:2020-09-10 10:11
大容量400Hz中頻逆變電源相對(duì)于傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)組式中頻電源具有很大優(yōu)勢(shì),已逐漸取代傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)組式中頻電源,廣泛應(yīng)用于艦船系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)、高性能不間斷電源(Uninterruptible Power Supply,UPS)等重要場(chǎng)合。但由于大容量400Hz中頻逆變電源輸出電壓基波頻率高,幅值低,輸出電流大,從而導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)頻率和控制帶寬間的矛盾;中頻逆變電源的負(fù)載一般多為非線性和不平衡負(fù)載,為得到高性能的中頻逆變電源,傳統(tǒng)的逆變電路拓?fù)湟巡荒苤苯討?yīng)用,且需要選擇合適的控制策略;在大容量中頻逆變電源的數(shù)字化系統(tǒng)中,由于開(kāi)關(guān)頻率的限制,加上低開(kāi)關(guān)頻率下傳統(tǒng)數(shù)字SPWM(Sinusoidal Pulse-Width Modulation)方法帶來(lái)的延時(shí)對(duì)中頻逆變系統(tǒng)性能影響較大,需要進(jìn)一步研究如何減小數(shù)字延時(shí)。本文從逆變拓?fù)渲?通過(guò)選擇合適的逆變拓?fù)浼罢{(diào)制策略,實(shí)現(xiàn)逆變器等效開(kāi)關(guān)頻率的提高,同時(shí)滿足不平衡及非線性負(fù)載需求,結(jié)合當(dāng)前研究中提出的控制策略,并在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn),力求對(duì)中頻逆變器存在的關(guān)鍵問(wèn)題提出更好的解決方案,實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出波形質(zhì)量控制,得到高動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性及高穩(wěn)定性的大容量400Hz中頻逆變電源。以多電平逆變器拓?fù)錇榛A(chǔ),分析幾種傳統(tǒng)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),并提出了一種改進(jìn)多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——兩單元五開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)H橋逆變器。改進(jìn)拓?fù)湓谑褂幂^少開(kāi)關(guān)器件時(shí)能夠輸出較多電平數(shù),提高了逆變器輸出電壓波形質(zhì)量,并且提高了逆變器等效開(kāi)關(guān)頻率;然后介紹了載波移相和載波移幅兩種傳統(tǒng)SPWM調(diào)制策略的原理,并提出了一種改進(jìn)載波移幅調(diào)制策略,通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)分析了三種調(diào)制策略下輸出電壓波形質(zhì)量及其諧波特性,說(shuō)明了改進(jìn)載波移幅調(diào)制策略的優(yōu)勢(shì);針對(duì)改進(jìn)多電平拓?fù)?給出了與之對(duì)應(yīng)的改進(jìn)載波移相調(diào)制策略,最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。以單相兩單元五開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)H橋逆變器拓?fù)錇槔?建立其等效數(shù)學(xué)模型,介紹了中頻逆變電源系統(tǒng)的雙環(huán)控制原理,其中控制策略選擇比例諧振控制策略,詳細(xì)分析了比例諧振控制器的原理及其應(yīng)用于中頻逆變系統(tǒng)的不足。通過(guò)分析閉環(huán)系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)出一種改進(jìn)諧振控制器,改進(jìn)諧振控制器與傳統(tǒng)諧振控制器具有相同的控制作用,且改進(jìn)諧振控制器具有比傳統(tǒng)諧振控制器更高的相角裕度,更加有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定,最后通過(guò)在不同類型負(fù)載及不同工況下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),說(shuō)明了改進(jìn)諧振控制器的有效性。針對(duì)數(shù)字控制過(guò)程引入的延時(shí)問(wèn)題,本文首先介紹了延時(shí)對(duì)中頻逆變系統(tǒng)的影響,之后詳細(xì)分析了對(duì)稱規(guī)則采樣法和不對(duì)稱規(guī)則采樣法兩種傳統(tǒng)數(shù)字SPWM方法的原理及引入延時(shí)的機(jī)理和大小,并介紹了能夠有效減小延時(shí)的多次采樣立即更新法的工作原理及引入的延時(shí)大小,說(shuō)明了該方法適用于大容量中頻逆變電源的數(shù)字控制。
【學(xué)位單位】:華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:TM464
【部分圖文】:

第一章 緒論加在原控制信號(hào)上,以消除以后各周期中將出現(xiàn)的重復(fù)性畸變[8]。該控制策略的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)死區(qū)、非線性負(fù)載引起的輸出波形周期性畸變能夠有效抑制,并且無(wú)需將指令或擾動(dòng)信號(hào)的內(nèi)模形式植入控制器,便能夠達(dá)到對(duì)指令或擾動(dòng)信號(hào)的無(wú)靜差跟蹤,極大的簡(jiǎn)化了控制器的形式,重復(fù)控制一般采用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn),重復(fù)控制系統(tǒng)框圖如圖 1.1 所示重復(fù)控制能夠得到較好的穩(wěn)態(tài)控制效果,但其動(dòng)態(tài)特性一般較差,故一般需結(jié)合其他控制策略構(gòu)成復(fù)合控制,改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,如重復(fù)和 PI 控制的復(fù)合控制[9]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和重復(fù)控制的復(fù)合控制[10]、重復(fù)控制與誤差拍控制的復(fù)合控制[11]等。

圖 2-1 三相三電平二極管中點(diǎn)鉗位型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.2-1 Topology of three phase three level diode neutral point clamped inverter42關(guān)斷時(shí),UAN為 0,從而得到 A 相輸出相電壓有三種電平,為±Vd/2 和 0,同出相電壓也有三種電平,通過(guò)相電壓相減可得到線電壓,且線電壓共有五種電分別為±Vd、±Vd/2 和 0,由此可以看出,該類型逆變拓?fù)渫ㄟ^(guò)增加輸出電壓,消除輸出電壓中的諧波,提高輸出電壓波形質(zhì)量。二極管中點(diǎn)鉗位型逆變電路由于將開(kāi)關(guān)器件的中點(diǎn)通過(guò)鉗位二極管與直流電接,使得每個(gè)全控型器件在關(guān)斷時(shí)所承受的電壓應(yīng)力得到降低,具體與電路結(jié)圖 2-1 中為 Vd/2,因此,二極管中點(diǎn)鉗位型逆變電路拓?fù)漭^適用于高壓大容量但同時(shí)二極管中點(diǎn)鉗位型逆變電路拓?fù)湟泊嬖诤芏嗳秉c(diǎn),如隨著電平數(shù)的增加全控型器件、鉗位二極管、直流電容的數(shù)量都會(huì)增加,三相中全控型器件和鉗為對(duì)應(yīng)單相的 3 倍,直流電容數(shù)與單相相同,例如,對(duì)應(yīng)上述三電平電路,單器件數(shù)分別為 12、10、6 個(gè),三相對(duì)應(yīng)的各器件數(shù)目為 36、30、6,由此看出很大時(shí),所需器件數(shù)會(huì)變得很龐大;另外直流側(cè)電容的電壓均衡控制也會(huì)隨著

第二章 中頻逆變器的主電路拓?fù)浼捌湔{(diào)制策略波含量,提高波形質(zhì)量的效果,但此類電路具有較為明顯的缺陷,如電路中存在較多的鉗位電容和直流側(cè)電容,且隨著電平數(shù)的增加,電容的數(shù)量也會(huì)增加很多,這無(wú)疑增加了電路成本和體積;并且電路中的鉗位電容需要進(jìn)行單獨(dú)的充電,電容上的電壓均衡問(wèn)題增加控制難度,且大量的電容會(huì)導(dǎo)致電路在高頻工作條件下,增大系統(tǒng)損耗,故在工程應(yīng)用中,飛跨電容型多電平逆變拓?fù)鋺?yīng)用具有很大的局限性,故較少使用。 【相似文獻(xiàn)】
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本文編號(hào):2815700
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7 劉晉宏;逆變器數(shù)控延時(shí)對(duì)大容量光伏電站穩(wěn)定并網(wǎng)容量影響及其控制研究[D];重慶大學(xué);2018年
8 許濤;全局同步脈沖寬度調(diào)制原理及應(yīng)用技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2019年
9 劉海龍;Z源逆變器新型拓?fù)渑c控制方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年
10 鄭照紅;多功能光伏逆變器關(guān)鍵控制技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2018年
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條
1 黃曉龍;一種改進(jìn)型高升壓增益Trans-Z源逆變器的研究[D];山東科技大學(xué);2018年
2 楊建民;微電網(wǎng)多并聯(lián)型逆變器功率分配與環(huán)流抑制研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2019年
3 張軍仁;大容量400Hz中頻逆變電源主電路拓?fù)浜涂刂撇呗缘难芯縖D];華東交通大學(xué);2019年
4 許華岳;具備有源電力濾波功能的三相光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)研究[D];華東交通大學(xué);2019年
5 楊慶收;多機(jī)逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振機(jī)理及抑制研究[D];燕山大學(xué);2019年
6 孫U
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