化工装备UPS逆变器控制与设计

发布时间：2021-08-20 06:06

　　化工行业作为国家工业中的支柱性产业,在国家经济中具有举足轻重的地位。但是因为化工行业配电系统比较复杂、电力需求量大等这些特点的存在,使得配电系统比较容易受到雷击、绝缘破坏和操作事故,从而引发电网电源波动和瞬时中断,致使整个化工生产过程紊乱、甚至生产装置停车,给企业的安全和生产带来了重大威胁。UPS逆变电源最大的功能就是可以保证生产设备即使在电网电源异常情况下,依然能够稳定的运行。因此进行深入的研究具有重要的意义。本文针对化工生产中供电系统引发的诸多问题,开展了UPS逆变器的研究与设计。首先详细介绍了UPS逆变器的拓扑结构以及数学模型,在此基础上研究了SPWM控制技术的基本原理和调制方式。同时对开环控制下的单极性和双极性进行了系统仿真分析,并完成了LC滤波器的参数设置。其次对双闭环控制、PI控制、PR控制以及重复控制进行了研究,并进行了仿真比较。同时对重复控制进行了改进,最后提出了PI控制和改进重复控制相组合的双闭环复合控制方案,在Simulink中搭建了主电路和控制电路的仿真模型,进行了系统仿真,证实了复合控制算法的可行性。最后进行了UPS逆变器硬件设计和软件设计,同时搭建了以DSP为... 

【文章来源】：淮阴工学院江苏省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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单相全桥逆变器拓扑结构

淮阴工学院硕士学位论文6节的系数为pwmk。其中单相全桥逆变器的等效电路如图2.2。图2.2单相全桥逆变器的等效电路Fig.2.2Equivalentcircuitofsingle-phasefull-bridgeinverter这里可以把电感电流Li与电容电压cu作为系统状态变量，再根据基尔霍夫电压定律KVL与基尔霍夫电流定律KCL列出如下电压方程：0LiinLduuLirdt(2-1)0cduiCdt(2-2)L0ciii(2-3)把上式全部进行Laplace变换后得到：in0LususisLsr(2-4)1ccusissC(2-5)L0cisisis(2-6)在单相逆变器LC低通滤波这部分，把逆变器输出脉冲电压inu作为输入量，逆变器负载输出电压0u和电感电流Li作为系统的状态变量，负载输出电流0i作为系统的扰动变量，由上式(2-4)、(2-5)和(2-6)可以建立单相全桥逆变系统输出滤波部分的状态空间方程：000001/01/1//1/010inLLLuCuCuiiLrLiLuyi，，(2-7)公式（2-7）中0u，与Li，是单相逆变器负载输出电压与电感电流的导数。因此得到单相

夏奥运化工装备UPS逆变器控制与设计7全桥逆变器的等效空间模型，如图2.3。图2.3单相全桥逆变器等效空间模型Fig.2.3Equivalentspacemodelofsingle-phasefull-bridgeinverter把上式(2-7)记作：in0xAxBuDiyEx，(2-8)这里A为状态转移矩阵，E为直接输出矩阵，B为输入矩阵，D为扰动输入矩阵，各个矩阵表达式如下：01/1//CALrL，01/TBL，1/0TDC，E10(2-9)因为单相逆变器在空载的时候系统阻尼较小，并且震荡较强烈，往往控制难度很大，所以单相逆变器在设计控制器的时候必须参考空载来设计。空载的时候负载电流0i0，最后得到单相逆变器脉冲输入端到逆变器输出端电压的传递函数为：1120CssurCLssusGin(2-10)从上式能够得出单相全桥逆变器可简化成了一个简单的二阶模型。2.2SPWM控制技术当前正弦脉冲宽度调制技术，简称SPWM，是一种比较成熟且得到普遍应用的PWM控制技术，其主要应用在UPS逆变器中，优点如下：(1)PWM控制技术的实现比较容易，而且也较为成熟，通常实现的方式可以选择传统模拟的，也可以通过数字化电路来实现；(2)可以使系统输出谐波含量变低，特别在低频谐波中。通常输出谐波频率较高，所以一般比较容易设计滤波器。


本文编号：3352962