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单相400Hz中频电压源逆变器的输出控制及其并联运行控制

谢孟  
【摘要】:400Hz中频电源在各种军用和民用系统中有着广泛的应用,其中的输出电压波形控制和并联运行控制是其两项技术难题,本论文针对这两项技术难题从理论分析、仿真计算和实验验证入手开展了深入的研究工作。 本文从建立单相全桥逆变器的数学模型入手,推导出了单相逆变器系统的开环传递函数和采用输出电压、电感电流双闭环控制时的传递函数。经过分析表明,在比例系数较大的情况下,电压、电流调节器均可以采用纯比例控制。然后,论文提出并分析了单相中频逆变器的一种带电压幅值反馈和电流前馈的双闭环控制策略,以进一步提高输出电压幅值和相位的控制精度。 本文建立了两台单相中频逆变器并联工作时的数学模型,分析了逆变器并联时环流产生的机理,指出在各逆变器之间不仅会产生交流环流,还存在直流环流。通过进一步的理论分析和仿真计算得到以下结论:(1)各并联逆变器输出电压的相位误差主要影响逆变器输出有功功率的变化,而其幅值误差主要影响其输出无功功率的变化;(2)相位误差要比幅值误差产生更为严重的环流情况;(3)并联逆变器输出电压中的直流偏置误差的存在将导致直流环流。 本文提出了一种不需要各并联单元之间通讯连线的直流偏置电压下垂控制方法,用于抑制直流环流,并对采用该方法后系统的稳定性进行了分析。又提出了一种新型的共享同步信号的借助于有功、无功电流的外特性下垂并联控制方法,用于抑制交流环流,并采用瞬时功率理论论证了这种方法的合理性,以及瞬时有功和无功电流的计算方法。然后,建立了并联系统采用这种控制方法的小信号数学模型,分析了系统的稳定性,以及下垂系数和滤波器参数的选择方法。 本文最后针对使用固定下垂系数会导致输出电压无效下垂的问题,提出了一种动态调整下垂系数的方法,使各并联逆变器在不同的负载条件下获得一致的均流效果,提高了电压的控制精度。另外,本文还提出了一种输出电压幅值和相位的恢复方法,在稳态时通过给输出电压的幅值和相位施加相应的补偿量,


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