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可连续调频调幅的不对称正弦波逆变电源研制

作　者: 周庆忠
导　师: 贲洪奇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 不对称正弦波 零电压零电流开关 HPWM控制 过零失真
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


微弧氧化工艺具有处理效率高,对环境污染小等优点,具有巨大的推广潜力和应用前景。本文基于微弧氧化工艺研究的需要,研制一种输出波形为正负半波幅值不对称、存在可调节过零死区,并且可在一定范围内连续调频调幅的不对称正弦波逆变电源。该电源采用两级拓扑结构,前级为直流调节部分,后级为不对称正弦波逆变部分。为减少损耗、提高效率,前级直流调节部分采用变压器原边串联阻断电容和饱和电感的全桥ZVZCS拓扑结构,借助变压器漏感和输出滤波电感储能,可使超前臂IGBT在很宽的负载范围内实现ZVS;利用阻断电容电压强迫变压器原边电流迅速复位,使滞后臂IGBT可以在整个负载范围内实现ZCS。通过对全桥电路模态分析,可知前级直流调节电路的最大占空比有一定限制,为稳定电压输出和扩大占空比范围,设计了斜坡补偿电路。后级不对称正弦波逆变部分,主电路采用全桥拓扑结构,控制策略采用HPWM控制方式;根据控制电路的功能分别设计了基准波发生电路、精密整流电路、正负半波幅值检测电路、UC3637控制芯片外围电路等控制电路。通过对过零死区不对称正弦波进行傅立叶级数分析,设计了滤波环节。在不对称正弦波逆变电路的实验基础上,结合仿真分析对输出电压波形在过零点处的失真现象进行了研究。引起输出波形过零失真的原因主要是:调制波的抬升电压、死区时间以及电感电流续流。针对上述原因,采取了抑制措施。实验结果表明,可以抑制输出波形的过零失真,也有助于优化输出波形。为验证上述理论分析的正确性,结合电路仿真,设计了小功率实验逆变电源,并完成了相应的调试。实验结果表明,不对称正弦波逆变电源达到了预定的设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 微弧氧化电源的国内外研究现状  10-11
  1.3 微弧氧化逆变电源主电路拓扑  11-14
    1.3.1 推挽逆变电路  11-12
    1.3.2 半桥逆变电路  12-13
    1.3.3 全桥逆变电路  13-14
  1.4 正弦波全桥逆变控制方式  14-15
  1.5 论文主要研究内容  15-17
第2章 全桥ZVZCS电路设计  17-31
  2.1 前级直流调节部分主电路拓扑  17-18
  2.2 全桥ZVZCS变换器运行原理分析  18-21
  2.3 全桥ZVZCS变换器的关键问题分析  21-25
    2.3.1 软开关实现范围  21-22
    2.3.2 可控最大占空比  22-23
    2.3.3 阻断电容的作用及其计算方法  23-25
  2.4 闭环电路设计  25-28
  2.5 斜坡补偿电路设计  28-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章 不对称正弦波逆变器控制电路设计  31-45
  3.1 概述  31
  3.2 不对称正弦波发生器设计  31-33
  3.3 精密整流电路设计  33-34
  3.4 峰值检测电路设计  34
  3.5 UC3637 外围电路设计  34-37
    3.5.1 三角波的产生  35-37
    3.5.2 PWM信号的产生  37
  3.6 输出波形谐波分析  37-42
    3.6.1 输出波形谐波理论分析  37-40
    3.6.2 输出波形仿真分析  40-42
  3.7 滤波电感设计  42-44
  3.8 本章小结  44-45
第4章 不对称正弦波逆变电路过零失真现象分析  45-52
  4.1 调制波抬升电压影响  45-46
  4.2 死区时间影响  46-48
  4.3 电感电流续流影响  48-49
  4.4 过零死区上的震荡分析  49-50
  4.5 本章小结  50-52
第5章 实验结果与分析  52-59
  5.1 前级全桥ZVSCS实验参数  52
  5.2 保护电路设计  52-53
  5.3 实验分析  53-56
    5.3.1 超前臂ZVS  53-55
    5.3.2 滞后臂ZCS  55-56
  5.4 不对称正弦波逆变电路输出波形分析  56-57
  5.5 本章小结  57-59
结论  59-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文  64-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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