论文摘要
随着工业和科学技术的快速发展,人类社会对电力的依赖也越来越多。突然的断电必然会影响人们正常的生活,严重时还会造成重大的事故和经济损失,尤其是在我国正处于电力供应紧张的时期,急需后备电源来弥补这一不足。EPS是是电源行业中的一种新型备用电源产品,相对传统的柴油发电机组,EPS具有性能可靠、管理方便、安全环保、使用寿命长、设计灵活等多种优势,已广泛应用于建筑电气和工业电气的备用电源设计中。EPS电源系统主要由整流充电器、蓄电池组、逆变器、自动切换装置等部分组成,其中逆变器是核心,逆变器的输出直接决定着整个EPS输出性能,而逆变器输出电压的质量与逆变控制技术相关。单周控制技术是1991年由Keyue M.Smedley和Slobodan Cuk首次提出的大信号非线性控制技术,与其它的常频PWM控制方法相比较,单周控制方法不仅结构简单、响应速度快、稳定性好,而且既无稳态误差又无暂态误差、具有很好的鲁棒性,可适应高精度、高速度和高抗扰的控制要求。本文针对EPS电源需要动态响应速度快、输出电压质量高和抗干扰能力强的特点,将单周控制技术应用到EPS的逆变控制系统中。根据单周控制的基本原理,解决了三个单周控制在逆变电路中出现的关键型性的问题:首先通过双通道积分器解决了复位积分器瞬时复位的问题;接着用增加直流偏移量解决了扰动误差引起的系统不稳定的问题;最后增加前馈PI控制,解决了寄生参数引起的稳态误差问题。在单周控制技术的基础上,对单相全桥EPS电源进行了详细仿真,并与基于SPWM技术的单相EPS电源仿真结果进行了比较。仿真结果显示,单周控制技术比SPWM技术在抗直流电源干扰、抗负载干扰和抑制死区效应上更有优势。文章还对三相半桥EPS电源进行了仿真。为了验证理论的可行性,本文还对基于单周控制技术的单相全桥EPS电源进行了实验研究,并给出部分实验结果。
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中文摘要英文摘要1 绪论1.1 课题研究背景及意义1.2 国内外EPS 的发展及现状1.2.1 国内外EPS 的兴起1.2.2 国内EPS 行业现状1.2.3 EPS 逆变器电路及逆变方法1.3 EPS 的发展趋势1.3.1 EPS 的控制技术1.3.2 蓄电池技术1.3.3 绿色化技术1.3.4 EPS 行业发展趋势1.4 单周控制技术的应用1.5 论文研究的主要内容2 逆变型EPS 系统2.1 引言2.2 EPS 电源基本工作原理及应用领域2.3 EPS 电源的分类2.4 逆变型EPS 系统结构2.4.1 EPS 充电器部分2.4.2 EPS 电池组部分2.4.3 EPS 逆变器部分2.4.4 EPS 的自动切换装置2.5 逆变器控制策略2.5.1 经典PID 控制2.5.2 现代智能控制方法2.5.3 单周控制2.6 本章小结3 基于单周控制的EPS 电源3.1 引言3.2 单周控制技术的优越性3.3 单周控制原理3.3.1 恒频单周控制技术3.3.2 恒定导通时间开关的单周控制技术3.3.3 恒定关断时间开关的单周控制技术3.3.4 变化开关的单周控制技术3.3.5 单周控制技术在逆变电路中的工作原理3.4 EPS 电源的实现电路3.4.1 基本单周控制EPS 电源3.4.2 改进型单周控制EPS 电源3.4.3 逆变变压器的设计3.4.4 输出滤波器的选择3.5 本章小结4 EPS 电源的仿真4.1 引言4.2 基于单周控制技术的EPS 电源仿真4.2.1 基本单周控制EPS 电源的仿真4.2.2 改进型单周控制EPS 电源的仿真4.2.3 直流侧电源扰动仿真4.2.4 负载扰动仿真4.2.5 考虑开关死区影响仿真4.2.6 单周控制仿真结果分析4.3 基于SPWM 技术的EPS 电源仿真4.3.1 直流侧电源扰动仿真4.3.2 负载扰动仿真4.3.3 考虑开关死区影响仿真4.4 基于单周控制的三相EPS 电源仿真4.5 EPS 电源自动切换仿真4.6 本章小结5 实验研究5.1 引言5.2 主电路部分5.2.1 缓冲电路5.2.2 逆变变压器5.2.3 交流滤波器5.2.4 自动切换开关5.3 驱动电路部分5.4 控制电路部分5.4.1 正弦信号发生器5.4.2 时钟产生器5.4.3 RS 触发器5.4.4 分频器5.4.5 复位积分器5.4.6 比较器和前馈PI 控制器5.4.7 市电电压检测电路5.5 本章小结6 总结致谢参考文献附录
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