本文關鍵詞：寬輸入直流電壓下中頻逆變器雙環(huán)控制研究　出處：《華中科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 400Hz中頻電源 單極倍頻SPWM死區(qū)效應 數(shù)字控制延時 雙環(huán)控制 多重PR控制器 寬輸入直流電壓

【摘要】：400Hz中頻逆變電源以其重量輕和體積小的優(yōu)勢,被作為船艦和航空等領域中重要的供電電源而大量應用。這就要求逆變電源的輸出不但要具備良好的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性,而且要具備短路保護及恢復能力,以確保其安全運行和可靠供電。本文以一臺2kVA的400Hz/230V電壓型單相中頻逆變器作為對象,對中頻逆變器的電壓電流雙閉環(huán)數(shù)字控制技術進行探討和研究。本文首先建立了單相全橋SPWM逆變器的數(shù)學模型,并為對模型中的等效電阻參數(shù)r進行了修正,給出了一種簡單有效的實驗測量方法,使得仿真系統(tǒng)與實際的控制系統(tǒng)高度吻合。另外,結(jié)合技術要求,文中給出了主電路LC濾波器參數(shù)的設計方法,并考慮具體的動態(tài)性能要求,對原參數(shù)進行了修正。然后,詳細分析了單極倍頻SPWM調(diào)制方式下的死區(qū)效應,為諧波補償控制器的設計提供了理論依據(jù)。其次,針對數(shù)字控制延時對400Hz系統(tǒng)的嚴重影響而不能忽略的情況,給出了考慮數(shù)字控制延時的電感電流作為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制的設計方法。在傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制基礎上,本文引入了輸出電壓前饋和負載電流前饋控制,并提出一種多重比例諧振(PR)控制策略,保證系統(tǒng)輸出良好的穩(wěn)態(tài)波形質(zhì)量和動態(tài)響應速度、較小的電壓超調(diào)。而且內(nèi)環(huán)采用PR控制器使得內(nèi)環(huán)的跟蹤性能也較好,可以實現(xiàn)短路限流保護,提高系統(tǒng)的安全性。對于寬輸入直流電壓范圍下的電壓波動對控制系統(tǒng)設計的影響,文中進行了等效簡化設計,主要利用MATLAB輔助工具來設計控制器參數(shù),避免了繁雜的理論分析,使設計過程簡單化,而且設計結(jié)果有效可行。最后,對本文所提出的方案進行了仿真和實驗驗證,仿真和實驗的結(jié)果非常一致,使逆變器輸出的穩(wěn)態(tài)電壓波形質(zhì)量和動態(tài)性能良好,并且具備短路限流功能。然后,對全文內(nèi)容進行了總結(jié),并對未來工作做出展望。
[Abstract]:400Hz medium frequency inverter with its light weight and small size advantage, is widely used as an important power supply ships and aerospace and other fields. This requires that the output of the inverter power supply not only have good steady-state and dynamic characteristics, but also with short circuit protection and recovery capabilities, to ensure its safe operation and the reliable power supply. Based on the 400Hz/230V voltage single-phase medium frequency inverter with a 2kVA as the object, the voltage and current of inverter dual loop digital control technology are discussed and studied. This paper established a mathematical model of the single-phase full bridge SPWM inverter, and the equivalent resistance parameters of R model are modified, are given a simple and effective experimental method, control system of the simulation system and the actual height of the match. In addition, combined with the technical requirements, are given in this paper. The main circuit of LC filter parameters The design method, and considering the specific requirements of dynamic performance, the parameters are modified. Then, the dead time effect of unipolar SPWM modulation mode is analyzed in detail, and provides a theoretical basis for the design of harmonic compensation controller. Secondly, according to the digital control delay serious influence on 400Hz system and can not be ignored, given the digital control delay inductance current as the design method of double closed loop control loop. On the basis of the traditional double closed loop control, this paper introduces the output voltage feedforward and load current feedforward control, and proposes a multi proportional resonant (PR) control strategy, to ensure the system output waveform quality good steady-state and dynamic response speed and the smaller the voltage overshoot and loop using PR controller makes the tracking loop performance is good, can realize the short-circuit current limiting protection, to improve the security of the system. Wide input DC voltage range of the voltage fluctuation on the control effect of the system design, this paper simplifies the design of equivalent, the main use of MATLAB tools to design the controller parameters, to avoid the analysis of complexity theory, which simplifies the design process, and the design result is effective and feasible. Finally, the simulation and experimental verification scheme in this paper, very consistent with the results of simulation and experiment, the steady state voltage waveform quality and the dynamic performance of the inverter output is good, and have short circuit current limiting function. Then, the paper summarizes the contents, and looks forward to the future work.

【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM464

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本文編號：1361753