多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關(guān)注的熱點。 本文首先對電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展狀況進行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對三電平逆變器進行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓撲結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點電位的影響，提出了能夠影響中點電位波動的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計算機等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計算機等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護性等優(yōu)點。 本文討論了軟開關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關(guān)諧振變換器，通過理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實現(xiàn)原邊開關(guān)管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現(xiàn)軟開關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關(guān)管和整流二極管，進而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實驗調(diào)試，論文詳細介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負載對變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計步驟和特性分析，設(shè)計了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實驗，其結(jié)果驗證了該拓撲在全負載下均能實現(xiàn)軟開關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時間： 2013-05-20
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近些年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關(guān)注，其中標準化模塊的串并聯(lián)技術(shù)成為研究熱點之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數(shù)學模型，推導出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應(yīng)，輸入濾波電容容量可大大減小；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據(jù)所提出的輸出均壓控制策略，在實驗室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進行了仿真和實驗驗證，結(jié)果均表明本控制方案是正確有效的。
上傳時間： 2013-06-17
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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。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以感應(yīng)加熱電源為研究對象，闡述了感應(yīng)加熱電源的基本原理及其發(fā)展趨勢。對感應(yīng)加熱電源常用的兩種拓撲結(jié)構(gòu)--電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析，并分析了感應(yīng)加熱電源的各種調(diào)功方式。在對比幾種功率調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上，得出在整流側(cè)調(diào)功有利于高頻感應(yīng)加熱電源頻率和功率的提高的結(jié)論，選擇了不控整流加軟斬波器調(diào)功的感應(yīng)加熱電源作為研究對象。針對傳統(tǒng)硬斬波調(diào)功式感應(yīng)加熱電源功率損耗大的缺點，采用軟斬波調(diào)功方式，設(shè)計了一種零電流開關(guān)準諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯(lián)諧振高頻感應(yīng)加熱電源。介紹了該軟斬波調(diào)功器的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理，通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能，從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應(yīng)加熱電源應(yīng)用場合的結(jié)論。同時設(shè)計了功率閉環(huán)控制系統(tǒng)和PI功率調(diào)節(jié)器，將感應(yīng)加熱電源的功率控制問題轉(zhuǎn)化為Buck斬波器的電壓控制問題。 針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況，本文提出了一種新的逆變拓撲-通過IGBT的并聯(lián)來實現(xiàn)倍頻，從而在保證感應(yīng)加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率，并在分析其工作原理的基礎(chǔ)上進行了仿真，驗證了理論分析的正確性，達到了預期的效果。另外，本文還設(shè)計了數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)，使逆變器始終保持在功率因數(shù)近似為1的狀態(tài)下工作，實現(xiàn)電源的高效運行。最后，分析并設(shè)計了IGBT的緩沖吸收電路。 本文第五章設(shè)計了一臺150kHz、10KW的倍頻式感應(yīng)加熱電源實驗樣機，其中斬波器頻率為20kHz，逆變器工作頻率為150kHz(每個IGBT工作頻率為75kHz)，控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，該倍頻式感應(yīng)加熱電源實現(xiàn)了斬波器和逆變器功率器件的軟開關(guān)，有效的減小了開關(guān)損耗，并實現(xiàn)了數(shù)字化，提高了整機效率。文章給出了整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，直流斬波部分控制框圖，逆變控制框圖，驅(qū)動電路的設(shè)計和保護電路的設(shè)計。同時，給出了關(guān)鍵電路的仿真和實驗波形。 實驗證明，以上分析和電路設(shè)計都是行之有效的，在實驗中取得很好的效果。
上傳時間： 2013-05-20
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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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本文主要以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,通過分析其負載特性及調(diào)功控制方式,選擇不控整流加逆變移相調(diào)功控制方式,其中重點分析感性移相式PWM感應(yīng)加熱電源調(diào)功控制方式,及其在由自關(guān)斷器件MOSFET組成的串聯(lián)諧振逆變器中的應(yīng)用,并深入分析了感性移相式PWM控制方式調(diào)功特性。同時針對感應(yīng)加熱電源這個具有復雜的參數(shù)時變性,結(jié)構(gòu)非線性的工業(yè)控制對象,在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了感性移相PWM感應(yīng)加熱電源的系統(tǒng)閉環(huán)控制模型,進行了移相式感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)仿真研究。 在理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了200W/100kHz感性移相式感應(yīng)加熱電源的主電路及控制電路。通過對移相諧振全橋軟開關(guān)控制器UC3879的學習和了解,設(shè)計并搭建一種區(qū)別以往的移相式感應(yīng)加熱電源的鎖相移相調(diào)功的控制平臺,即鎖相環(huán)電路和基于UC3879設(shè)計的移相調(diào)功電路相配合的方案。并設(shè)計了它激重復掃頻轉(zhuǎn)自激的啟動方法,大大提高了電源的啟動成功率。同時搭建了200W/100kHz移相式感應(yīng)加熱電源實驗平臺,完成了系統(tǒng)閉環(huán)控制,實驗結(jié)果驗證了本文理論分析的正確性及控制方案的可行性。
標簽： 3879 UC 高頻感應(yīng)
上傳時間： 2013-07-15
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溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國內(nèi)外溫室種植業(yè)的實踐經(jīng)驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術(shù)，計算機技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設(shè)計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統(tǒng)，使其對溫室環(huán)境進行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。 文中論述了國內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實現(xiàn)對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理，建立了針對幾種執(zhí)行機構(gòu)的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對象，使用MATLAB對模糊算法進行仿真；仿真結(jié)果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強、適應(yīng)性好等特點，能夠達到預期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機，通過與下位機間的通信實現(xiàn)對溫室的統(tǒng)一管理；下位機及其外圍電路實現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測、顯示和實時控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現(xiàn)參數(shù)的測控。 在軟件設(shè)計方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現(xiàn)上下位機間通信；并采用VB6.0對上位機界面進行了設(shè)計，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計、開發(fā)、維護方便，具有較高的性價比。
上傳時間： 2013-07-21
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隨著通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應(yīng)用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關(guān)的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進行研究設(shè)計具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關(guān)技術(shù)，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關(guān)軟開關(guān)技術(shù)的電路拓撲，并對其基本工作原理進行闡述，同時給出ZVS軟開關(guān)的實現(xiàn)策略。 其次，對選定的主電路拓撲結(jié)構(gòu)進行電路設(shè)計，給出主電路中各參量的設(shè)計及參數(shù)的計算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計。 然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進行詳細的分析和設(shè)計。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進行分析和設(shè)計。 最后，基于理論計算，對系統(tǒng)主電路進行仿真，研究其各部分設(shè)計的參數(shù)是否合乎實際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實驗平臺，在系統(tǒng)實驗平臺上做了大量的實驗。 實驗結(jié)果表明，論文所設(shè)計的DC/DC變換器能很好的實現(xiàn)軟開關(guān)，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實用價值。
上傳時間： 2013-08-04
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