单相UPS逆变系统控制技术研究

发布时间：2017-03-24 21:10

  本文关键词：单相UPS逆变系统控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：不间断电源(UPS)因其能为用电设备提供持续且高质量的交流电源而得到广泛应用。逆变系统作为UPS的核心功率部分,其性能直接影响着UPS输出交流电源的质量。因此,研究逆变系统对于设计不间断电源具有重要的现实意义和应用价值。为了使单相UPS逆变系统输出高质量的交流电源,本文致力于其控制技术的研究。首先研究了逆变桥的SPWM控制策略,在此开环控制的基础上研究了基于逆变系统输出电感电流与电容电压的双闭环控制策略。虽然逆变系统在此控制策略下具有较好的动态特性,但是由于PI控制属于一种有差控制方式,同时逆变系统中具有多种周期性扰动信号。因此,在双闭环控制的基础上引入重复控制,将改进后的重复控制策略设计在逆变系统的控制器中以使系统获得较好的稳态特性。然后研究了针对逆变系统输出不带隔离变压器的情况下依然存在偏磁问题的纯软件解决方法。最后根据仿真研究结果给出以FPGA为控制核心的数字式单相UPS逆变系统的设计方案。本文通过研究提出了一种以SPWM控制策略为底层驱动算法、双闭环控制加重复控制为上层控制算法的复合控制算法。实验结果表明,该复合控制算法的应用能使单相UPS逆变系统输出较高质量的交流电源。
【关键词】：UPS 逆变系统 SPWM 双闭环控制 重复控制
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 UPS的国内外研究现状及发展趋势10-15
• 1.2.1 UPS的国内外研究现状10-12
• 1.2.2 UPS逆变系统控制技术的研究现状12-14
• 1.2.3 UPS的发展趋势14-15
• 1.3 本文主要研究内容和章节安排15-19
• 1.3.1 本文主要研究内容15-16
• 1.3.2 本文章节安排16-19
• 2 逆变系统控制技术研究19-37
• 2.1 单相UPS逆变系统工作原理19-20
• 2.2 单相UPS逆变系统仿真模型20-21
• 2.3 SPWM控制策略研究21-25
• 2.3.1 单极性SPWM控制策略研究21-22
• 2.3.2 双极性SPWM控制策略研究22-24
• 2.3.3 双极性SPWM控制策略仿真24-25
• 2.4 双闭环控制策略研究25-29
• 2.4.1 电压闭环控制策略研究25-27
• 2.4.2 双闭环控制策略研究27-29
• 2.5 重复控制策略研究29-33
• 2.5.1 重复控制基本原理29-30
• 2.5.2 逆变器周期性扰动信号来源分析30-32
• 2.5.3 重复控制策略研究32-33
• 2.5.4 重复控制仿真分析33
• 2.6 复合控制33-36
• 2.6.1 复合控制基本原理33-35
• 2.6.2 复合控制仿真分析35-36
• 2.7 本章小结36-37
• 3 逆变器输出偏磁研究37-42
• 3.1 逆变系统输出偏磁分析37-40
• 3.1.1 逆变系统输出偏磁现象37-38
• 3.1.2 逆变系统输出偏磁原因分析38-40
• 3.2 逆变系统输出偏磁解决方案40-41
• 3.2.1 逆变系统输出偏磁解决方法分析40
• 3.2.2 逆变系统输出偏磁仿真分析40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 逆变系统总体设计及硬件实现42-57
• 4.1 逆变系统总体结构设计42-44
• 4.1.1 逆变系统总体功能需求42-43
• 4.1.2 逆变系统总体设计43-44
• 4.2 逆变系统模块电路设计44-55
• 4.2.1 系统核心控制器的选择44-45
• 4.2.2 电源模块电路设计45-51
• 4.2.3 全桥电路设计51
• 4.2.4 全桥驱动电路设计51-52
• 4.2.5 LC滤波电路设计52-53
• 4.2.6 A/D转换电路设计53-54
• 4.2.7 电压信号采集电路设计54
• 4.2.8 电流信号采集电路设计54-55
• 4.3 硬件抗干扰措施55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 逆变系统软件设计57-68
• 5.1 软件需求分析及总体设计57-59
• 5.1.1 逆变系统软件需求分析57-58
• 5.1.2 逆变系统软件总体设计58-59
• 5.2 逆变系统软件子模块设计59-67
• 5.2.1 双极性SPWM产生模块设计59-60
• 5.2.2 全桥电路驱动模块设计60-61
• 5.2.3 A/D采集和转换模块设计61-62
• 5.2.4 IGBT驱动故障检测模块设计62-63
• 5.2.5 双闭环控制算法模块设计63-64
• 5.2.6 重复控制算法模块设计64-66
• 5.2.7 液晶屏管理模块设计66-67
• 5.3 本章小结67-68
• 6系统实验和结果68-76
• 6.1 逆变系统仿真实验68-73
• 6.1.1 线性负载实验68-70
• 6.1.2 非线性负载实验70-73
• 6.2 逆变系统测试实验73-75
• 6.2.1 IGBT驱动器实验73-74
• 6.2.2 逆变系统输出波形测试74-75
• 6.3 本章小结75-76
• 结论76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 附录83-84
• 攻读硕士期间发表论文和承担的科研任务84

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本文编号：266175