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不对称正弦波逆变电源的研究

作　者: 邓凯
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 SPWM调制技术 LC谐振滤波器 电感电流反馈双环控制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 278次
引　用: 2次
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内容摘要


为满足微弧氧化工艺研究的需要,工艺研究人员要求研制一种输出波形为正负半周幅值不对称,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。基于此应用背景,本课题研制一个小功率的不对称正弦波逆变电源,以求在理论分析和实际工程设计方面为以后进一步研制大功率的实验样机提供技术储备。本文对SPWM调制技术应用于不对称正弦波的可行性进行了理论分析,并提出了相应滤波环节的设计原则。在本课题中,逆变电路采用全桥拓扑结构和HPWM控制方式;滤波环节则采用LC低通滤波器和一级LC谐振滤波器的组合。控制电路选用UC3825作为控制芯片,并以其为核心设计了相应的各功能块电路,得到了主电路所需的四路驱动控制信号。然后在逆变电源的开环实验基础上,结合仿真分析对引起输出电压波形在过零点处的失真现象的原因进行了论述。闭环控制设计是逆变电源设计中的一大重点。本课题对电压单环控制和电感电流反馈双环控制的工作原理及其各自的调节器参数的设计原则进行了阐述,并分析了它们各自的负载适应性。为保证理论设计的正确性,整个逆变电源设计过程采用了仿真与实验相结合的设计方法,并在此基础上,设计了小功率实验逆变电源,并完成了相应的调试。实验结果表明该逆变电源达到了预先设定的各项指标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景及意义  9
  1.2 单相正弦波逆变技术的发展和研究现状  9-13
    1.2.1 常用的电路拓扑结构  10-11
    1.2.2 逆变器开关控制方式  11-12
    1.2.3 逆变电路的闭环控制技术  12-13
  1.3 不对称正弦波逆变电源的研究现状  13-14
  1.4 主要研究内容  14-15
第2章 应用SPWM技术实现不对称正弦波逆变的理论分析  15-22
  2.1 引言  15
  2.2 不对称正弦波SPWM波的谐波分析  15-17
  2.3 滤波参数对输出电压的影响分析  17-18
  2.4 仿真分析  18-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 主电路工作原理分析与参数设计  22-38
  3.1 主电路拓扑结构及其工作原理分析  22
  3.2 主电路工作模态分析  22-28
    3.2.1 第一种工作方式的开关模态分析  23-24
    3.2.2 第二种工作方式的开关模态分析  24-26
    3.2.3 第三种工作方式的开关模态分析  26-27
    3.2.4 主电路原理仿真分析  27-28
  3.3 滤波环节参数设计与分析  28-31
    3.3.1 LC低通滤波器的参数设计  29
    3.3.2 负载对LC滤波器的影响  29-30
    3.3.3 LC串联谐振滤波器的设计与分析  30-31
  3.4 滤波环节仿真分析  31-34
  3.5 滤波电感的设计  34-37
    3.5.1 LC低通滤波电感的设计  34-36
    3.5.2 串联谐振电感的设计  36-37
  3.6 本章小结  37-38
第4章 开环控制电路的设计  38-55
  4.1 开环电路设计  38-46
    4.1.1 基准信号发生器  39-41
    4.1.2 SPWM调制电路  41-43
    4.1.3 死区设置电路  43-44
    4.1.4 逻辑信号处理电路  44-45
    4.1.5 IGBT驱动电路  45-46
  4.2 开环系统仿真与试验结果分析  46-51
    4.2.1 主电路实验参数  46
    4.2.2 控制电路仿真和实验波形  46-51
  4.3 开环控制电路中存在的若干问题的讨论  51-54
    4.3.1 SPWM比较基准电压不一致对输出波形的影响  51-52
    4.3.2 死区的影响  52-53
    4.3.3 电感电流续流时间段对输出的影响  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第5章 闭环控制电路设计  55-69
  5.1 引言  55
  5.2 电压反馈单环控制电路的设计  55-60
    5.2.1 数学模型的推导和建立  55-57
    5.2.2 逆变电路电压控制调节器的参数设计  57-59
    5.2.3 LC串联谐振电路对PID参数设计的影响  59-60
    5.2.4 负载变化对系统的影响  60
  5.3 逆变电路电感电流反馈双环闭环控制设计  60-63
    5.3.1 系统传函的化简与分析  60-62
    5.3.2 调节器参数设计  62-63
  5.4 仿真和试验分析  63-68
    5.4.1 仿真分析  63-66
    5.4.2 实验波形分析  66-68
  5.5 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-73
攻读学位期间发表的学术论文  73-74
致谢  74-75

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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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