【摘要】：變頻電機(jī)因具有調(diào)速性能好、易啟動(dòng)、節(jié)能等顯著優(yōu)點(diǎn),而在民生工程、工業(yè)生產(chǎn)、家用電器等諸多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。變頻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器采用脈寬調(diào)制技術(shù),輸出具有脈沖上升時(shí)間短,以及高電壓幅值和高重復(fù)頻率的方波脈沖。由于變頻電機(jī)的絕緣系統(tǒng)在承受連續(xù)的高頻高壓方波脈沖作用時(shí),絕緣材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的局部放電和空間電荷,造成絕緣性能的早期失效,因此以往的工頻交流電壓作用下的絕緣老化機(jī)理、絕緣壽命評(píng)估方法和試驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)不能適用于變頻條件下脈沖應(yīng)力的絕緣系統(tǒng)壽命評(píng)估。為解決這一問題,可在不改變其絕緣老化失效機(jī)理的條件下,采用提高脈沖電壓幅值、脈沖作用時(shí)間和脈沖重復(fù)頻率等加速老化的方法,使絕緣材料承受的真實(shí)電應(yīng)力在加速電應(yīng)力下仍具有單值映射關(guān)系,以此縮短絕緣壽命評(píng)估時(shí)間。本文的主要工作為研制一款變頻電機(jī)絕緣電老化試驗(yàn)用雙極性高頻高壓方波脈沖發(fā)生器,并且實(shí)現(xiàn)脈沖頻率、脈沖寬度、脈沖死區(qū)時(shí)間、脈沖單雙極性和脈沖幅值電壓均可調(diào)。本文首先介紹了變頻電機(jī)的特點(diǎn)和研究背景,闡述了高頻高壓脈沖發(fā)生器的研究意義和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。通過對(duì)目前常用的幾種高壓脈沖發(fā)生器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和脈沖發(fā)生器的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析,確定本文的出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)變頻電機(jī)絕緣電老化試驗(yàn)的技術(shù)指標(biāo)要求,將脈沖發(fā)生器系統(tǒng)分為整流濾波電路、脈沖充電電路和脈沖形成電路。最終確定采用可提供穩(wěn)定輸出的三相整流濾波電路作為前級(jí)電路,具有充放電回路電氣隔離功能的高頻變壓器諧振恒流充電電路作為中間級(jí)電路,逆變?nèi)珮蚣?jí)聯(lián)的脈沖形成電路作為后級(jí)電路。文中也介紹了對(duì)該高壓脈沖發(fā)生器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過軟件進(jìn)行的原理仿真驗(yàn)證、對(duì)功率器件和驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行的參數(shù)計(jì)算和選型,以及樣機(jī)的搭建和調(diào)試工作。由于絕緣試品屬于阻容性負(fù)載,存在脈沖放電結(jié)束后產(chǎn)生的較大脈沖拖尾電流會(huì)破壞脈沖方波輸出的問題。本文在詳細(xì)分析阻容性負(fù)載的脈沖拖尾機(jī)理后,提出尾切控制策略,實(shí)現(xiàn)在阻容性負(fù)載下仍能獲得良好的脈沖方波輸出特性。同時(shí)通過對(duì)脈沖形成電路的移相控制策略,實(shí)現(xiàn)高壓雙極性窄脈沖方波輸出。另外,通過對(duì)諧振恒流充電回路的控制策略,實(shí)現(xiàn)脈沖輸出電壓的調(diào)節(jié)。
【圖文】：

圖 2-1 傳統(tǒng) Marx 發(fā)生器Fig. 2-1 Traditional Marx generator Marx 改進(jìn)電路種基于固態(tài)半導(dǎo)體開關(guān)控制充電的全壓源，Tci為充電開關(guān)，Tdi為放電開關(guān)圖 2-2 單極性全固態(tài) Marx 發(fā)生器

該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是每級(jí)的開關(guān)管較少，易于控制；具有負(fù)載的普性；不需要大體積的限流電感等。但是這種電路只能輸出單極性脈沖，具有定的應(yīng)用局限性。（3）雙極性全固態(tài) Marx 改進(jìn)電路如圖 2-3 所示是基于半導(dǎo)體開關(guān)的一種雙極性全固態(tài) Marx 改進(jìn)電路，中 Tdc為直流充電開關(guān)管，各級(jí)的 Tai和 Tbi為電容充電開關(guān)管，T2i和 T4i為脈沖放電開關(guān)管，T1i和 T3i為負(fù)脈沖放電開關(guān)管[62]。電路可大體分為充電階段、正脈沖輸出階段和負(fù)脈沖輸出階段三部分。充電階段，僅導(dǎo)通直流充電開關(guān) Tdc和各級(jí)的電容充電開關(guān) Tai和 Tbi，直流通過充電開關(guān)和二極管對(duì)各級(jí)電容進(jìn)行充電；在正脈沖輸出階段，將所有充開關(guān)管關(guān)斷，并開通各級(jí)的正脈沖放電開關(guān)管 T2i和 T4i，為負(fù)載輸出正脈沖在負(fù)脈沖輸出階段，將所有正脈沖放電開關(guān)管關(guān)斷，并開通各級(jí)的負(fù)脈沖放開關(guān)管 T1i和 T3i，為負(fù)載輸出負(fù)脈沖。這種電路雖然克服了傳統(tǒng) Marx 電路只能輸出單極性脈沖的缺點(diǎn)，但是級(jí)電路使用的二極管和開關(guān)管的數(shù)量過多，，不僅成本高，而且其設(shè)備的控制雜、穩(wěn)定性差。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM30

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2589767