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AC-AC直接变频器控制方法研究

刘垒垒  
【摘要】:变频器是综合应用电子技术、电力电子技术和计算机控制技术的新型电气设备。变频调速系统具有节能、高效、自动化程度高、操作和使用方便、可提高产品加工质量等优点,已经广泛应用于各种电气设备中。AC-AC直接变频器目前是电力电子技术应用研究的主要内容之一,AC-AC直接变频器在各个领域都得到了广泛的应用。随着电力电子技术的发展,电力电子装置的体积越来越小,频率越来越高,另外因一些领域应用上的特殊要求,交流电力的动态特性、效率及质量开始受到广泛关注。另外直接频率变换方法结构简单、安全性和效率高是非常好的变频手段,因此受到广泛的关注。目前,AC-AC变换技术广泛应用于国防和民用的各个领域,像船舶舰艇、飞机导弹、火箭卫星等和邮电通信、家用电器、工业控制、电力设备等。AC-AC变换技术因其具有优良的性能在大力提倡环保节能的今天其将发挥更加重要的作用。本文主要研究一种新型拓扑结构的AC-AC直接变频器,首先详细分析了本电路的拓扑结构的特点,本电路拓扑是由12个全控型开关器件及每个全控型器件对应的一个二极管组成,省去传统变频器的中间直流环节。然后详细分析了本电路的工作方式,包括逆变输出工作方式和能量回馈的工作方式,对其各种情况进行了详细分析。并且根据本电路的工作方式和本电路拓扑结构的特点推导出本电路的数学模型。其次对SVPWM控制方法进行分析,并且结合本AC-AC直接变频器拓扑结构的特点,提出一种适合本电路的SVPWM控制方法,根据输入电压极性的检测实现能量回馈电网同时也满足输出电压任意频率可调节。然后在Matlab/Simulink下搭建电路拓扑和控制方法的模型,并且在本控制方法下对电路进行仿真验证,并且对其多个输出电压频率下的输出电压、输出电流进行了仿真验证和分析。并且通过仿真验证了本电路拓扑和本文提出的控制方法的可行性之后搭建了基于TMS320F2812的硬件实验平台,12个主开关器件选用了 MOSFET开关器件中的IRF630,开关器件驱动芯片选用了美国国际整流器公司的IR2110和IR2117。通过在CCS3.1环境下应用C语言编程实现带有输入电压极性检测的SVPWM电压空间矢量PWM控制方法。最后对硬件电路调试实验,对多个输出频率进行了实验并得出结论,本电路在带有输入电压极性检测的SVPWM电压空间矢量PWM控制方法是可行的。


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