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高压三相PWM逆变电源研究

张甬  
【摘要】: 近年来,半导体器件制造工艺迅速发展,全控器件耐压等级不断提高,逆变器功率得以越做越大,在逆变器容量相同的情况下,直流输入电压越高,输入电流就越小,整机的体积和重量就越小,因此,在对电源有体积和重量有特别要求的船舶供电系统中,高压逆变电源有良好的应用前景。本文以实际项目为依托,主要做了以下工作: 数学模型的建立是分析一切控制系统的基础。本文导出了三相逆变器在ABC坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型;分析了系统由三相静止坐标系变换到两相旋转坐标系后的特点;介绍了空间矢量(svpwm)调制方法及其数字化实现;分析了在dq坐标系下电压电流交叉耦合的影响,简化了控制系统的模型;建立了基于matlab的精确仿真模型与平均状态模型。 为了获得高质量输出电压,发展了多种多样的波形控制技术。本文详细分析了基于旋转坐标系的瞬时值反馈和重复控制技术;分析了PI参数变化对瞬时值反馈特性的影响;给出了系统稳定的控制器参数范围;详细介绍了重复控制器的原理和特性;给出了设计实例;进行了仿真分析并验证了设计方案。 高压大功率逆变电源由于直流输入电压等级高,输出功率大,因而在主电路和控制电路的设计过程中需要注意一系列问题,如驱动电路设计、高低压隔离、抗冲击保护、软件抗偏磁,本文对上这些问题逐一进行了分析。 根据逆变电源的特点设计了控制电路,介绍了主要控制模块、控制芯片及硬件电路实现;给出控制系统DSP程序运行流程;计算主电路元器件参数;建立了实验台架,验证了理论分析的正确性。


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