基于Z源网络的新型UPS系统仿真研究

发布时间：2017-04-08 03:11

  本文关键词：基于Z源网络的新型UPS系统仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：UPS不间断电源是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成的恒压、恒频的电源设备。UPS作为保护性电源设备具有可靠性高、供电质量高、效率高等优点,目前已广泛应用于计算机网络系统或电力电子设备的不间断电力供应。传统UPS系统的逆变器多为电压源型拓扑,大都需要采用工频变压器进行升压,两级功率变换电路使得传统UPS系统体积大、损耗高、可靠性和工作效率普遍偏低。并且控制失误或电磁干扰容易引起逆变器上、下桥臂开关管的误导通造成短路而烧毁电子器件。为避免直通现象,通常要加入死区时间,这又会导致输出波形发生畸变。针对传统UPS不间断电源存在的缺陷,本文提出了一种基于Z源网络的新型UPS系统拓扑。利用Z源网络特殊的升降压机制,即在传统的零电压状态矢量中加入直通零矢量,通过调节升压因子B和调制深度M来实现升降压,优化了输出电压波形。本文详细介绍了传统UPS的分类和传统电压源型逆变器以及新型Z源逆变器的工作原理、主电路参数设计,并将Z源网络应用到UPS系统中,使得新型UPS的逆变器具有了传统UPS逆变器所没有的新特性。本文基于TMS320F28335型DSP芯片对功率开关管的控制策略、硬件电路和软件系统的工作流程进行了概要分析和设计。基于上述的理论分析,本文在MATLAB/SIMULINK仿真环境中,通过对容量为3k VA的单相Z源逆变器UPS系统进行建模仿真,从逆变模型角度出发,主要讨论了与传统UPS系统的性能比较以及突加阻性负载与非线性负载对逆变系统输出特性的影响情况,从而验证了Z源网络应用到UPS系统当中的可行性和优越性。
【关键词】：UPS Z源逆变器 直通零矢量 建模仿真
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-14
• 1.1 选题背景6-8
• 1.2 国内外UPS电源的发展过程及状况8-9
• 1.3 UPS的发展方向9-11
• 1.4 Z源逆变器及其研究现状11-12
• 1.5 课题的主要研究内容12-14
• 第二章 传统在线式UPS系统拓扑及其工作原理14-22
• 2.1 UPS的基本结构形式及性能特点14-17
• 2.2 传统在线式UPS结构与工作原理17-20
• 2.3 蓄电池20-22
• 第三章 基于Z源逆变器的UPS系统设计22-42
• 3.1 电压源逆变器22-24
• 3.2 电流源逆变器24-27
• 3.3 Z源系统主电路结构及工作原理27-32
• 3.3.1 Z源电压型逆变器的工作原理和等效电路28-32
• 3.4 Z源逆变器的非正常工作状态32-35
• 3.5 Z源网络参数设计35-42
• 3.5.1 Z源网络电容设计35-36
• 3.5.2 Z源网络电感设计36-38
• 3.5.3 Z源输入功率二极管的耐压设计38
• 3.5.4 输入整流器设计38-42
• 第四章 电压型Z源逆变器的控制系统设计42-54
• 4.1 Z源逆变器的控制策略42-44
• 4.2 DSP选型及DSP控制系统硬件结构44-50
• 4.2.1 对DSP最小系统的设计46-48
• 4.2.2 采样电路48-49
• 4.2.3 IGBT驱动电路设计49-50
• 4.3 DSP控制系统软件设计50-54
• 第五章 系统建模仿真与波形分析54-66
• 5.1 Z源逆变器的系统建模54-58
• 5.1.1 输出滤波环节的建模55
• 5.1.2 脉宽调制环节的建模55
• 5.1.3 反馈回路的传递函数55-56
• 5.1.4 控制回路的传递函数56-58
• 5.2 蓄电池供电时Z源UPS系统仿真58-66
• 5.2.1 蓄电池供电时Z源UPS系统突加电阻负载62-63
• 5.2.2 蓄电池供电时Z源UPS系统突加非线性负载63-66
• 结论与展望66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间发表的学术论文72-74
• 致谢74-76

  本文关键词：基于Z源网络的新型UPS系统仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：291934