發(fā)布時間：2018-01-12 23:05

  本文關(guān)鍵詞：脈沖發(fā)電機供電的整流系統(tǒng)鎖相技術(shù)研究　出處：《華中科技大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 脈沖整流器 軟件鎖相環(huán) 過零比較法 坐標變換法

【摘要】：強磁場目前已成為科學研究的重要工具，按照磁場持續(xù)時間可分為穩(wěn)態(tài)強磁場和脈沖強磁場兩類。國家脈沖強磁場科學中心（籌）建設(shè)脈沖整流器電源系統(tǒng)，用以產(chǎn)生場強50T，脈寬為100ms的高穩(wěn)定度高精度平頂脈沖強磁場。該脈沖整流電源系統(tǒng)采用脈沖發(fā)電機提供能量，脈沖整流器系統(tǒng)采用兩套相互獨立的12脈波整流器分別為負載磁體的內(nèi)外線圈供電。 脈沖整流器的控制精度依賴于觸發(fā)角的準確性，而觸發(fā)基準是由同步信號的過零點決定的。為了確保實現(xiàn)高精度磁場，必須使用性能優(yōu)良的相位同步電路，用以跟蹤輸入電壓的相位和頻率。特別的，由于脈沖發(fā)電機工作的特性使得電壓頻率為非線性變化的，同時輸入電壓諧波畸變嚴重，這就要求我們能夠解決脈沖整流器系統(tǒng)中同步信號的問題，從而提升平頂磁場的精度。 隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，具有兼容性好、運行方式靈活的軟件鎖相的應(yīng)用場合越來越多，然而現(xiàn)有的軟件鎖相方法大多是應(yīng)用于電網(wǎng)電壓輸入的條件下，因此如何改進軟件鎖相方法，從而獲取準確的脈沖整流器系統(tǒng)的同步信號，成為本文的研究重點。 分析脈沖整流器系統(tǒng)中的同步信號，建立脈沖整流器的簡化數(shù)學模型，對其進行諧波分析，并通過仿真驗證諧波含量。根據(jù)同步信號特性，提出鎖相的設(shè)計要求。詳細分析了基于過零比較法的鎖相方法和基于坐標變換法的鎖相環(huán)這兩類方式的基本原理。建立了基于坐標變換法鎖相方式的數(shù)學模型，分析系統(tǒng)的動態(tài)性能。建立仿真模型，，通過仿真驗證兩類鎖相方法在脈沖整流器系統(tǒng)中的適用性。 針對傳統(tǒng)的基于過零比較法鎖相環(huán)的缺陷，提出改進濾波方式的鎖相環(huán)。確定濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。在基于坐標變換的鎖相方法基礎(chǔ)上，引入全通濾波器的算法從而減少了高次偶數(shù)倍頻諧波的影響。搭建仿真模型，驗證兩種改進方式的可行性。將改進濾波方式的鎖相環(huán)應(yīng)用于實際系統(tǒng)中，實驗結(jié)果顯示實際效果與仿真相符。
[Abstract]:High magnetic field has become an important tool in scientific research. According to the duration of magnetic field, it can be divided into two categories: steady strong magnetic field and pulsed strong magnetic field. It is used to produce high stability and high precision flat-top pulse strong magnetic field with 50T field intensity and 100ms pulse width. The pulse rectifier power supply system uses pulse generator to provide energy. The pulse rectifier system uses two sets of independent 12 pulse wave rectifiers to supply power to the inner and outer coils of the loaded magnets respectively. The control accuracy of the pulse rectifier depends on the accuracy of the trigger angle, and the trigger reference is determined by the synchronization signal over 00:00. In order to ensure the realization of high precision magnetic field, the phase synchronization circuit with good performance must be used. It is used to track the phase and frequency of the input voltage. In particular, because of the characteristics of the pulse generator, the voltage frequency is nonlinear, and the harmonic distortion of the input voltage is serious. This requires us to solve the problem of synchronous signal in pulse rectifier system and improve the precision of flat-top magnetic field. With the development of digital technology, there are more and more applications of software phase-lock with good compatibility and flexible operation mode. However, most of the existing software phase-locked methods are applied in the condition of grid voltage input. Therefore, how to improve the software phase-locking method to obtain accurate pulse rectifier system synchronization signal, become the focus of this paper. The synchronous signal in the pulse rectifier system is analyzed, the simplified mathematical model of the pulse rectifier is established, the harmonic analysis is carried out, and the harmonic content is verified by simulation. The basic principles of phase-locked method based on zero-crossing comparison method and phase-locked loop method based on coordinate transformation method are analyzed in detail. The mathematical model of phase-locked mode based on coordinate transformation method is established. The dynamic performance of the system is analyzed and the simulation model is established to verify the applicability of the two kinds of phase-locked methods in the pulse rectifier system. Aiming at the defects of the traditional phase-locked loop based on zero-crossing comparison method, a phase-locked loop with improved filtering method is proposed to determine the structure and parameters of the filter. The algorithm of all-pass filter is introduced to reduce the influence of high-order even frequency harmonics. The simulation model is built to verify the feasibility of the two improved methods. The phase-locked loop with improved filtering method is applied to the actual system. The experimental results show that the actual effect is consistent with the simulation.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM31

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本文編號：1416373