在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視。太陽能是當前世界上最清潔、最現(xiàn)實、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注。而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢，必將得到快速的發(fā)展。在并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器是系統(tǒng)中最末一級或唯一一級能量變換裝置，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個并網(wǎng)型系統(tǒng)的性能和投資。按照不同的標準光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)分為很多種，本文主要研究單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器。 文章首先概述了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展情況并分析了當前國際金融危機對光伏產(chǎn)業(yè)的影響。其次，分析了當前國際市場上主要的光伏逆變器產(chǎn)品的特點，概括了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏陣列的配置。隨后，本文以單相全橋拓撲為模型分析了非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)在采用不同的PWM調(diào)制策略下的共模電流，指出了抑制共模電流需滿足的條件。對于全橋和半橋拓撲，分析了不同的濾波方式對共模電流抑制的影響。總結(jié)了能夠抑制共模電流的實用電路拓撲并提出了一種能夠抑制共模電流的新拓撲。對不同拓撲的損耗情況在文章中進行了比較。 對于非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器易向電網(wǎng)注入直流分量的問題，首先分析了直流分量產(chǎn)生的原因及其導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生的直流偏磁飽和現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了抑制直流分量的方法，指出了半橋拓撲能夠抑制直流分量。對于并網(wǎng)電流的控制，工程上通常采用比例積分控制器，而比例積分控制器在理論上無法實現(xiàn)無靜差控制，因此，本文對能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差控制的比例諧振控制器進行了簡要分析。最后，在非隔離型1.5kW實驗平臺上對共模電流和直流分量的抑制方法進行了驗證。
標簽： 單相 光伏并網(wǎng) 非隔離型
上傳時間： 2013-07-30
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靜電除塵器是環(huán)保行業(yè)的重要設(shè)備，在工業(yè)粉塵的回收處理方面有著非常重要的應(yīng)用。課題的主要內(nèi)容是研制用于靜電除塵的高頻大功率高壓直流電源，滿足國內(nèi)市場的需要。本文從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，對該高壓直流電源進行研究并給出了主要研制過程。 第一章首先介紹了靜電除塵器的工作原理和除塵器的電特性，然后介紹了幾種當前工業(yè)界常用的除塵電源的供電方式，并指出了靜電除塵電源的發(fā)展方向是高頻逆變化。在分析了高頻化靜電除塵電源在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢后，結(jié)合課題的要求，提出了本文需要解決的問題。 第二章首先對逆變電路的功率變換技術(shù)進行了分析。接著分析了除塵電源采用PWM硬開關(guān)方式的電路特性，并利用PSpice軟件進行了仿真分析，估算出了采用這種方式開關(guān)管的損耗。然后重點分析了采用串聯(lián)負載串聯(lián)諧振和LCC串并聯(lián)負載串聯(lián)諧振這兩種諧振軟開關(guān)工作方式時的電路特性，推導(dǎo)了電路所滿足的條件。在利用PSpice軟件仿真分析的基礎(chǔ)上估算出了開關(guān)管的損耗。最后通過電路損耗和可行性的比較，選擇LCC串并聯(lián)負載串聯(lián)諧振電流斷續(xù)的軟開關(guān)工作方式應(yīng)用于大功率高頻高壓電源。 第三章首先確定了三相晶閘管可控整流，電壓型全橋IGBT逆變，高頻變壓器升壓和高壓硅堆全橋整流的主電路拓撲結(jié)構(gòu)。然后給出了高壓直流電源的整流電路、逆變電路、主功率回路以及高頻升壓變壓器的設(shè)計過程。整流電路的設(shè)計包括晶閘管的選取以及交流電抗器和直流母線濾波電容的設(shè)計；逆變電路選用IGBT并聯(lián)來實現(xiàn)開關(guān)管，并詳細分析了IGBT驅(qū)動器的選擇以及在并聯(lián)形式下的應(yīng)用；主功率回路的設(shè)計主要是包括迭層母線板的設(shè)計。 第四章首先簡單介紹了高壓直流電源在靜電除塵應(yīng)用中的控制策略。然后詳細分析了各部分保護電路的工作原理。 第五章給出了樣機的實驗結(jié)果和重要波形，驗證了設(shè)計的可行性。
標簽： 靜電除塵器 諧振 軟開關(guān)
上傳時間： 2013-04-24
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交錯并聯(lián)反激變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便等優(yōu)點，并且可以實現(xiàn)電氣隔離。但是其升壓比不高，變換器中主開關(guān)管電壓應(yīng)力較大，且工作中開關(guān)管處于硬開關(guān)狀態(tài)，限制了變換器的效率。 針對交錯并聯(lián)反激變換器所存在的問題，本文提出了一種新穎的基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器。該變換器繼承了交錯并聯(lián)反激變換器的優(yōu)點，兩個并聯(lián)單元互補工作，分擔(dān)功率損耗，輸出電壓的脈動頻率為主開關(guān)管的兩倍。不同的是，該變換器具有較高的升壓比，變換器中主開關(guān)管的電壓應(yīng)力較小，克服了交錯并聯(lián)反激變換器的問題。在軟開關(guān)方面，變換器使用有源箝位軟開關(guān)電路，使主開關(guān)管與箝位開關(guān)管都實現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)動作，提高了變換器的效率與使用壽命。因此，它與交錯并聯(lián)反激變換器相比，更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應(yīng)用變換場合。 在該變換器的基礎(chǔ)上，針對變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大，本文還提出了經(jīng)過改進的引入輸出箝位電容的變換器。輸出箝位電容抑制了二極管兩端電壓的振蕩，減小了二極管的電壓應(yīng)力，提高了變換器的效率。 最后，本文通過仿真與實驗驗證了基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器及其改進型變換器方案的可行性與合理性。
標簽： Boost 隔離型 軟開關(guān)
上傳時間： 2013-05-20
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由于高頻PWM整流器可以提供正弦化低諧波的輸入電流，可控功率因數(shù)，及雙向能量流動，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)側(cè)單電感濾波會帶來一些問題，首先要想得到較好的濾波效果，必須增大電感值，這樣系統(tǒng)的動態(tài)性能會變差，而且成本增加。另外，整流器的功率比較大時，交流側(cè)的濾波的損耗也會增大。為了解決上述問題，本文研究了基于LCL濾波的高頻PWM整流器。在交流側(cè)應(yīng)用LCL 濾波器可以減少電流中的高次諧波含量,并在同樣的諧波要求下,相對純電感型濾波器可以降低電感值的大小，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。 文章首先對高頻PWM整流器的工作原理做了詳細的介紹，并對基于L和LCL兩種不同的濾波器，分別在ABC靜止坐標系，αβ靜止坐標系和dq旋轉(zhuǎn)坐標系中建立了數(shù)學(xué)模型。文章中將L濾波的電壓型三相PWM整流器的控制方法應(yīng)用于LCL濾波情況。基于dq軸模型，提出了雙閉環(huán)的控制策略，電流內(nèi)環(huán)采用前饋解耦控制。為了提高電流的跟隨性能，按照典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。為了提高電壓環(huán)的抗干擾性，按照典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計電壓調(diào)節(jié)器。 文章還詳細討論了LCL濾波器帶來的諧振問題，以及參數(shù)設(shè)計方法，列出了實際系統(tǒng)LCL濾波器參數(shù)的設(shè)計步驟。文章在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下建立了PWM整流器仿真模型對系統(tǒng)進行了仿真，按照文章提出的理論設(shè)計的仿真系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。 文章最后基于TMS320LF2407A設(shè)計了整流器裝置的控制系統(tǒng)硬件和軟件，并得到了初步實驗結(jié)果，能滿足控制要求，從而驗證了控制方案的正確性。
標簽： LCL PWM 濾波
上傳時間： 2013-07-01
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本文分別建立了三相電壓型PWM整流器在三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系中的數(shù)學(xué)模型，對三相電壓型PWM整流器多種電流控制策略進行了研究和對比，并對三相電壓型PWM整流器控制系統(tǒng)的設(shè)計進行了研究。 通常情況下，PWM整流器控制系統(tǒng)需要用到交流電壓、電流傳感器以及直流電壓傳感器，以實現(xiàn)直流電壓和交流電流的雙閉環(huán)控制。利用傳感器可以快速、便捷地獲得電壓電流參數(shù)，但也導(dǎo)致了系統(tǒng)體積大、成本較高，并降低了系統(tǒng)運行可靠性。為此，本文研究和總結(jié)了三相電壓型PWM整流器無交流電流傳感器的三種控制策略：基于直流側(cè)電流檢測的控制策略、基于直流電壓檢測的控制策略和基于狀態(tài)空間平均技術(shù)的控制策略。并通過Matlab中的Simulink仿真軟件對前兩種控制策略進行了仿真驗證分析。 在以上理論的分析基礎(chǔ)上，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一套以TMS320F2812 DSP為控制核心的無交流電流傳感器的PWM整流器的控制系統(tǒng)的解決方案，包括控制系統(tǒng)的硬件解決方案和軟件解決方案，搭建了實驗平臺并進行了調(diào)試。
標簽： PWM 三相電壓型 整流器
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本課題為電流型高電壓隔離電源，它是基于交流電流母線的分布式系統(tǒng)，能夠整定短路電流，適應(yīng)高電壓工作環(huán)境的隔離電源。本論文介紹了該課題的應(yīng)用場合，簡要介紹了分布式系統(tǒng)的種類及各自優(yōu)勢，以及已有的電流型副邊穩(wěn)壓電路相關(guān)的研究成果，并在此基礎(chǔ)上提出了本課題的研究目標。 本篇論文主要針對課題方案的三個方面進行論述，分別闡述如下： 一，母線電流產(chǎn)生系統(tǒng)與電流型副邊開關(guān)電路的匹配問題，包括各部分電路的功能介紹、電流型副邊開關(guān)電路的小信號等效電路的建模、高電壓隔離變壓器及磁元件的選擇； 二，模塊體積小型化有利于高壓部件的設(shè)計安裝和EMS防護。為了省去體積較大的輔助電源部分，本課題采用了副邊電路自供電的方式。在低壓自供電方式下，利用比較器、TLA31等器件產(chǎn)生多路同步三角波以及開關(guān)驅(qū)動PWM脈沖。對自供電方式下的三角波振蕩器進行比較，并對三角波振蕩器電路模塊進行了建模以及系統(tǒng)反饋補償； 三，在本方案中實現(xiàn)了電流源拓撲的同步整流技術(shù)，利用PMOS管替代續(xù)流二極管，減小了電路的損耗、散熱器的使用以及模塊的體積。 本篇論文對本課題設(shè)計的核心部分進行了比較詳細的介紹和分析，具體的參數(shù)計算方法也一一列出。最終，論文以研究目標為方向，通過一系列的改進措施，基本實現(xiàn)了課題要求。
標簽： 電流型 高電壓 隔離開關(guān)
上傳時間： 2013-06-24
上傳用戶：wmwai1314
由于絕緣柵雙極晶體管IGBT具有工作頻率高、處理功率大和驅(qū)動簡單等諸多優(yōu)點,在電力電子設(shè)備、尤其是中大型功率的電力電子設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛。但是,IGBT失效引發(fā)的設(shè)備故障往往會對生產(chǎn)帶來巨大影響和損失,因此,對IGBT的失效研究具有十分重要的應(yīng)用意義。 本文在深入分析IGBT器件工作原理和工作特性的基礎(chǔ)上,采用雙極傳輸理論聯(lián)立求解電子和空穴的傳輸方程,得到了穩(wěn)態(tài)時電子和空穴電流的表達式,對造成IGBT失效的各種因素進行了詳細分析。應(yīng)用MATLAB軟件,對硅參數(shù)的熱導(dǎo)率、載流子濃度、載流子壽命、電子遷移率、空穴遷移率和雙極擴散系數(shù)等進行了仿真,深入研究了IGBT的失效因素,得到了IGBT失效的主要原因是發(fā)生擎住效應(yīng)以及泄漏電流導(dǎo)致IGBT延緩失效的有用結(jié)論。并且,進行了IGBT動態(tài)模型的設(shè)計和仿真,對IGBT在短路情況下的失效機理進行了深入研究。 考慮到實際設(shè)備中的IGBT在使用中經(jīng)常會發(fā)生反復(fù)過流這一問題,通過搭建試驗電路,著重對反復(fù)過流對IGBT可能帶來的影響進行了試驗研究,探討了IGBT因反復(fù)過流導(dǎo)致的累積失效的變化規(guī)律。本文研究結(jié)果對于正確判斷IGBT失效以及失效程度、進而正確判斷和預(yù)測設(shè)備的可能故障,具有一定的應(yīng)用參考價值。
標簽： IGBT 功率電源 失效機理
上傳時間： 2013-08-04
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點限制了它的進一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應(yīng)用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進行研究，對主電路拓撲、控制策略、工藝結(jié)構(gòu)等方面做出詳細討論，提出實現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓撲，它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計方法，可以保證所有開關(guān)管在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果驗證了分析與設(shè)計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對主電路參數(shù)進行設(shè)計，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果表明了方案的可行性。
標簽： LCC 諧振變換器 大功率
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目前以IGBT為開關(guān)器件的串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源在大功率和高頻下的研究是一個熱點和難點,為彌補采用模擬電路搭建而成的控制系統(tǒng)的不足,對感應(yīng)加熱電源數(shù)字化控制研究是必然趨勢。本文以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,采用TI公司的TMS320F2812為控制芯片實現(xiàn)電源控制系統(tǒng)的數(shù)字化。 首先分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的負載特性和調(diào)功方式,確定了采用相控整流調(diào)功控制方式,接著分析了串聯(lián)諧振逆變器在感性和容性狀態(tài)下的工作過程確定了系統(tǒng)安全可靠的運行狀態(tài)。本文設(shè)計了電源主電路參數(shù)并在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建了整個系統(tǒng),仿真分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的半壓啟動模式及鎖相環(huán)頻率跟蹤能力和功率調(diào)節(jié)控制。 針對感應(yīng)加熱電源的數(shù)字控制系統(tǒng),在討論了晶閘管相控觸發(fā)和鎖相環(huán)的工作原理及研究現(xiàn)狀下詳細地分析了本課題基于DSP晶閘管相控脈沖數(shù)字觸發(fā)和數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的實現(xiàn),得出它們各自的優(yōu)越性,同時分析了感應(yīng)加熱電源的功率控制策略,得出了采用數(shù)字PI積分分離的控制方法。本文采用TI公司的TMS320F2812作為系統(tǒng)的控制芯片,搭建了控制系統(tǒng)的DSP外圍硬件電路,分析了系統(tǒng)的運行過程并編寫了整個控制系統(tǒng)的程序。最后對控制系統(tǒng)進行了試驗,驗證了理論分析的正確性和控制方案的可行性。
標簽： kHzIGBT 50 串聯(lián)諧振
上傳時間： 2013-05-25
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本課題是針對陜西美泰電氣有限公司的一個開發(fā)研究項目。在國內(nèi),中頻大功率感應(yīng)加熱電源雖然有許多研究,但是在控制方式上與選取的功率元件上卻有不同,特別是針對DSP控制與選取IGBT作為功率元件的相關(guān)文獻較少。數(shù)字化控制將是一種趨勢,而IGBT控制靈活,驅(qū)動簡單,從而將逐步取代晶閘管,GTO等元件。 本課題主要以并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,采用了IGBT為功率開關(guān)元件的主電路,比較了直流調(diào)功和逆變調(diào)功的優(yōu)缺點,最終選擇了三相全控晶閘管整流的調(diào)功方式,同時也描述了重疊時間對逆變器的影響。計算分析了整流側(cè)和逆變側(cè)的必要參數(shù)以及并聯(lián)諧振槽路的參數(shù),本文在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了10kHz/500kW并聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱系統(tǒng)的仿真模型,對整流調(diào)功、鎖相環(huán)頻率跟蹤、逆變器的啟動等仿真波形進行了重點分析并得出結(jié)論。在此理論基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于DSPTMS320F2812 10kHz/500kW感應(yīng)加熱電源的控制器,其中重點研究了閉環(huán)調(diào)功控制系統(tǒng)、鎖相環(huán)頻率跟蹤系統(tǒng)、重疊時間、整流側(cè)晶閘管脈沖觸發(fā)產(chǎn)生和相序判斷以及逆變器啟動的全數(shù)字化控制。同時,設(shè)計了過壓過流保護電路以及外圍采樣電路、檢測電路,特別是過壓保護,本文給出了一種箝位思想并對此思想進行了仿真證明了其正確性和可行性,以便使電源和IGBT更安全的工作。最后,對本文所提出的控制方案進行實驗驗證,證明了本文理論計算分析的正確性和控制方案的可行性。
標簽： kWIGBT 500 并聯(lián)諧振
上傳時間： 2013-06-09
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