基于Delta逆变技术的串联补偿式交流稳压电源的研究

论文摘要

当今高新技术不断发展,越来越多的高精度仪器设备对输入电源,特别是对输入交流电源的稳压精度要求越来越高。与此同时,随着我国经济的发展和用电负载的急剧增加,电压波动和波形畸变等供电质量问题日趋突出,不能满足高精度仪器设备的需要,因而就需要在电网和这些设备之间增加高稳压精度、宽稳压范围的交流稳压电源。基于Delta逆变技术的交流稳压电源既能进行瞬时的交流电压稳定补偿,又能提高整流输入端的功率因数,减少谐波对电网的污染,因而具有重要的实际意义和研究价值。本文采取串联补偿型变换器作为主电路的拓扑结构,并从能量双向传输方面对主电路进行了详细阐述。针对Delta逆变器工作特点对交流稳压电源的工作原理进行了分析,并提出一种正向补偿采取整流加高频斩波,负向补偿采取有源箝位Buck变换器的工作模式。建立Delta逆变器与电网相互作用的等效电路模型,得出了理想补偿电压与实际补偿电压定量关系式,分析了逆变输出滤波器的结构、位置对滤波效果的影响和电气参数对实际补偿效果的作用规律。完成了逆变器的输出滤波器、补偿变压器的设计和PWM整流器电容参数的计算。针对稳压系统中Delta逆变器和PWM整流器两个主体环节,对Delta逆变器的前馈、反馈控制特性和PWM整流器的间接、直接电流控制特性分别进行了综合比较,并应用MATLAB软件建立了改进前馈控制与直接电流控制的仿真模型,对Delta逆变交流稳压速度和精度进行了系统仿真分析,给出了仿真波形,验证了文中所述控制策略的可行性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 市电电源的概念及电能质量问题
• 1.1.1 电能质量的定义和分类
• 1.1.2 电能质量问题的危害及改进办法
• 1.2 交流稳压电源的分类和特点
• 1.3 交流稳压电源研究现状和发展趋势
• 1.4 本文研究的内容和方向
• 第二章 交流稳压电源的拓扑结构及工作原理
• 2.1 单相Delta逆变式串联补偿器拓扑结构
• 2.2 Delta逆变器原理分析
• 2.3 能量传输的定性分析
• 2.4 补偿系统工作状态的分析
• 2.4.1 正补偿时的工作过程分析
• 2.4.2 负补偿时的工作过程分析
• 2.5 电压瞬时比较增量检测法
• 2.6 本章小结
• 第三章 交流稳压电源的设计
• 3.1 逆变输出滤波器的设计
• 3.2 补偿变压器的设计
• 3.3 PWM整流电路直流侧电容参数的选择
• 3.4 Delta逆变器与电网相互作用等效模型与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 Delta 逆变器与PWM 整流控制策略的研究
• 4.1 Delta逆变器控制策略
• 4.1.1 Delta逆变器前馈控制
• 4.1.2 Delta逆变器反馈控制
• 4.1.3 Delta逆变改进的前馈控制
• 4.2 Delta逆变器用PWM整流电路控制策略
• 4.2.1 PWM整流间接电流控制
• 4.2.2 PWM整流直接电流控制
• 4.3 仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 稳压电源硬件电路的初步设计
• 5.1 DSP控制电路的硬件设计
• 5.1.1 TMS320LF240x系列DSP的概述
• 5.1.2 PWM波形的产生
• 5.1.3 数字PI调节器
• 5.2 控制电路硬件框图
• 5.3 驱动电路
• 5.4 保护电路
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢