单相推挽型高频链逆变电源研究
本文关键词: 高频逆变技术 单相高频链逆变器 双向开关 双闭环控制策略 原理样机 出处:《西南交通大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:逆变技术应用广泛,有力的推动了城市供电、节能环保、交通运输、工业自动化等多个领域的快速发展,逆变器更是不间断电源(UPS)中的核心部分。随着通讯技术、半导体技术和电力系统技术的进步,对逆变电源的体积重量、可靠性、效率及环保等方面提出了更高的要求,低频的逆变电源因其工频逆变器体积大、成本高以及噪声大等缺点,逐渐被高频逆变电源取代。单向电压源高频链逆变器实现了隔离逆变器的高频化和小型化,但其具有三级功率变换即直流变高频交流变低频交流(DC-HFAC-DC-LFAC),且功率只能单向流动。对此,本文研究了功率双向流动,功率变换只有两级(DC-HFAC-LFAC)的双向电压源高频链逆变器。在行文思路上,首先本文对单相双向电压源高频链逆变器的双极性移相控制技术进行了研究,详细分析了其调制控制方法及稳态外特性,同时分析了利用双向开关控制周波变换的控制原理及控制过程的各个模态。对比结果表明了,在阻性或PFC负载应用场合,利用双向开关进行周波变换控制时,周波变换器开关工作在输出电压频率,具有减小周波变换器开关损耗、控制简单等优势。然后本文对单相高频链逆变器的闭环控制策略进行研究,确定了电压外环准PR控制电感电流内环比例控制的双闭环控制策略,通过建立单相高频链逆变器的平均模型,对电压外环及电流内环的设计进行了分析,同时分析了逆变器控制器的跟踪性能,在MATLAB仿真软件中建立了单相推挽型全波式高频链逆变器模型,验证了利用双向开关进行周波变换控制的原理和双闭环控制的稳态及动态特性。最后本文设计了单相推挽型全波式高频链逆变器的实验电路,并搭建了小功率原理样机,详细介绍了硬件系统的参数的设计及器件的选型方法,实验结果验证了控制策略的正确性及有效性。
[Abstract]:Inverter technology has been widely used in many fields, such as city power supply, energy saving, environmental protection, transportation, industrial automation and so on. The inverter is the core part of UPS. with the development of communication technology, With the development of semiconductor technology and power system technology, the volume, weight, reliability, efficiency and environmental protection of inverter are required higher. The high cost and high noise are gradually replaced by the high frequency inverter. The unidirectional voltage source high frequency link inverter realizes the high frequency and miniaturization of the isolated inverter. However, it has three levels of power conversion, I. e., DC variable high frequency AC to low frequency AC (DC-HFAC-LFAC), and the power flow can only be unidirectional. In this paper, the bi-directional power flow is studied. The bi-directional voltage source high-frequency link inverter with only two-stage DC-HFAC-LFAC is used in power conversion. In this paper, the bipolarity phase-shift control technology of single-phase bi-directional voltage source high-frequency link inverter is studied in this paper. The modulation control method and steady-state external characteristic are analyzed in detail, and the control principle and modes of Zhou Bo transformation controlled by bidirectional switch are analyzed. The comparison results show that, in the application of resistive or PFC load, When using bidirectional switch to control Zhou Bo transform, Zhou Bo converter works at the output voltage frequency, which can reduce the switching loss of Zhou Bo converter. Then the closed-loop control strategy of single-phase high-frequency chain inverter is studied, and the double closed-loop control strategy of voltage outer loop quasi-PR control inductor current internal loop proportional control is determined. By establishing the average model of single-phase high-frequency chain inverter, the design of voltage outer loop and current inner loop is analyzed, and the tracking performance of inverter controller is analyzed. The single-phase push-pull full-wave high-frequency chain inverter model is established in MATLAB simulation software. The principle of Zhou Bo transform control using bidirectional switch and the steady-state and dynamic characteristics of double-closed loop control are verified. Finally, the experimental circuit of single-phase push-pull full-wave high-frequency chain inverter is designed, and the small power principle prototype is built. The design of hardware system parameters and the method of device selection are introduced in detail. The experimental results verify the correctness and effectiveness of the control strategy.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM464
【参考文献】
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,本文编号:1518008
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