【摘要】：當(dāng)電網(wǎng)負荷能力不足或停電時,單相大功率永磁汽油發(fā)電機能為大型農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品干燥與冷藏存儲、農(nóng)業(yè)灌溉以及設(shè)施農(nóng)業(yè)等規(guī)�；蚣惺睫r(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提供電力保障。目前,單相大功率永磁汽油發(fā)電機的技術(shù)和市場都被日本、美國等國外公司所占據(jù),存在產(chǎn)品價格高且后期維護困難等問題,而國產(chǎn)單相大功率電勵磁式柴油發(fā)電機由于體積大和質(zhì)量重又不便于移動作業(yè),這些因素都限制了單相大功率發(fā)電機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。為了緩解目前的供需矛盾,進一步滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,需要對國產(chǎn)單相大功率永磁汽油發(fā)電機進行研究。由于單相大功率永磁汽油發(fā)電機的技術(shù)核心在于單相大功率逆變電源,其設(shè)計性能優(yōu)劣在很大程度上會影響永磁汽油發(fā)電機的使用性能。因此,對單相大功率逆變電源的研究具有重要的工程價值和現(xiàn)實意義。本文對用于永磁汽油發(fā)電機的容量10kVA的單相大功率逆變電源開展了設(shè)計與研究。采用交-直-交的逆變方式,將永磁汽油發(fā)電機輸出的三相中頻交流電通過三相整流并濾波后得到直流電壓,然后在以PIC18F23K20單片機為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)控制下,利用全橋逆變電路和輸出濾波電路得到220V/50Hz的單相正弦交流電。根據(jù)設(shè)計要求,結(jié)合理論分析,對該逆變電源硬件系統(tǒng)的各項參數(shù)進行了設(shè)計與計算,包括對直流側(cè)濾波電容的參數(shù)計算,輸出側(cè)LC濾波器的參數(shù)計算,電壓、電流和溫度采樣電路的設(shè)計;并在功率開關(guān)及其驅(qū)動設(shè)計上采用了模塊化集成電路以簡化硬件電路的結(jié)構(gòu)和提高逆變系統(tǒng)的工作性能。為了獲得標(biāo)準(zhǔn)的正弦交流電壓,控制系統(tǒng)采用了SPWM(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制技術(shù)對功率開關(guān)管進行通斷控制;對參考正弦電壓進行離散化處理,然后制成表格存入單片機內(nèi)部以供查詢。在分析逆變電路數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,控制系統(tǒng)對逆變電源輸出電壓采用了閉環(huán)控制,通過采樣輸出電壓瞬時值,對SPWM的輸出占空比進行實時調(diào)節(jié)以保證輸出電壓的穩(wěn)定;利用MATLAB搭建了額定工況下的仿真模型,仿真分析結(jié)果表明,電壓瞬時值反饋控制能夠提高輸出電壓的波形質(zhì)量并達到較高的技術(shù)指標(biāo)。同時,為了保證整個逆變系統(tǒng)的運行安全,不僅在硬件和軟件上都考慮了抗干擾設(shè)計,而且控制系統(tǒng)還具有短路保護、欠壓保護、過流保護以及過熱保護功能。在對硬件和軟件調(diào)試通過后,本文對單相大功率逆變電源進行了試驗測試。試驗結(jié)果表明,所設(shè)計的逆變電源在額定輸出10kVA時的電壓有效值和頻率分別為220.2V和50Hz,逆變效率為91.8%,達到設(shè)計要求。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S24

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本文編號：2663953