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单相数码发电独立供电系统的研究

2020-12-11阅读(336)

单相数码发电独立供电系统的研究

论文摘要

传统的小型发电机产品,主要采用低速发动机带动一个工频输出发电机,直接输出所需要的电源。这类系统发动机工作转速低,体积大,难以便携化;不同工况下的输出电压、输出频率的稳定性差,不能满足高电能质量要求。随着电力电子与信息电子产业的快速发展,出现了数码发电系统。由于整体性能的改善,为便携式发电设备提供了广阔的市场,也对供电系统在小型化、性能可靠性以及电能质量等方面提出了更高的要求。数码发电系统是汽（柴）油发电机组与电力电子变换器的结合,采用整流逆变技术,提高输出直流或交流电压的供电质量。传统数码发电系统通常采用“交-直-交”两级变换,前级采用二极管不控整流器,后级采用电压源逆变器,中间环节需要采用阻抗变换器或DC-DC变换器。根据定子绕组发电状况或逆变器输出电压状况设计电子调速器,用来控制步进电动机调节喷嘴的开度,从而控制燃油发电机的输出功率,然后经过电力电子变换器,输出满足要求的高质量交流或直流电能。数码发电系统虽然已经取得了长足的进步,但是仍然有许多问题有待研究。从电控的角度包括:（1）电力电子变换器的结构与算法需要改进;（2）发电机的效率和机械特性需要改进;（3）为提高可靠性,用电端与发电端最好解耦,等等。基于以上考虑,本课题以1.0kW小型汽油数码发电机系统为研究对象,设计出新颖的电力电子变换器,预期改善上述问题。1.给出和分析了小型汽油数码发电机系统的电力电子变换器结构,分析了该电路的可行性和由此带来的益处,如定子电流正弦化可以提高发电机的机械特性等,进而制定了各部分的研究内容和研究目标,以完成额定功率1.0kW,输出单相交流220V/50Hz的电源的设计;2.理论分析和仿真验证了单周期交错并联有源PFC的均流控制算法;提出了一种无需检测交流电压的单相有源PFC的控制算法,同样进行了仿真分析;分析了前级单相有源PFC的直接运算控制算法的工作原理,在仿真的基础上,进行了较为全面的分析,完成了PFC功率电路设计,并以DSP TMS320F2808核心,扩展相应外围电路（检测电路、控制电路、驱动电路,保护电路等）,进行实验验证,取得了较好的效果;3.分析并仿真验证了全桥逆变-全桥整流DC-DC变换器的逆变器部分无相移调制算法和移相调制算法。作为中间变换器,可以调整前级电路与后级电路之间的电压,提高了数码发电机系统的可用性;4.理论分析了单相电压源逆变器的单周期控制算法,该算法完成了调制与控制的有机结合,可以获得更优秀的输出电压波形,带载能力更强,仿真取得了较好波形。5.分析了小型汽油数码发电系统的电子调速控制器模型,包括整个控制系统结构（电控部分与机械部分）、PID控制器设计等。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 数码发电机系统的概述
  • 1.2 数码发电机系统的构成
  • 1.2.1 汽油发电机组
  • 1.2.2 电力电子变换器
  • 1.2.3 自动控制理论
  • 1.3 数码发电机系统的问题
  • 1.4 研究内容与目标
  • 1.4.1 研究内容
  • 1.4.2 研究目标
  • 本章小结
  • 第2章 单相有源PFC 的原理与实现
  • 2.1 单相有源PFC 的分类
  • 2.2 单周期交错并联有源PFC
  • 2.2.1 单周期交错并联PFC 的原理
  • 2.2.2 单周期交错并联PFC 的仿真
  • 2.3 无输入电压检测有源PFC
  • 2.3.1 无输入电压检测有源PFC 的原理
  • 2.3.2 无输入电压检测有源PFC 的仿真
  • 2.4 直接运算的单级有源PFC
  • 2.4.1 直接运算PFC 的原理
  • 2.4.2 直接运算PFC 的仿真
  • 2.5 直接运算的单级有源PFC 的实现
  • 2.5.1 功率电路设计
  • 2.5.2 控制电路设计
  • 2.5.3 DSP F2808 程序设计
  • 2.5.4 实验结果与分析
  • 本章小结
  • 第3章 DC-DC 变换器的工作原理与仿真
  • 3.1 DC-DC 变换器的分类
  • 3.2 全桥逆变-全波整流的DC-DC 变换器
  • 3.2.1 零移相全桥逆变DC-DC 的原理与仿真
  • 3.2.2 移相全桥逆变DC-DC 的原理与仿真
  • 本章小结
  • 第4章 DC-AC 变换器的原理与仿真
  • 4.1 DC-AC 变换器的分类
  • 4.2 SPWM 算法的原理与仿真
  • 4.2.1 SPWM 算法的原理
  • 4.2.2 SPWM 算法的仿真
  • 4.3 单周期控制算法的原理与仿真
  • 4.3.1 单周期控制的原理
  • 4.3.2 单周期控制的仿真
  • 本章小结
  • 第5章 电子调速器的原理
  • 5.1 汽油发电机组结构和原理
  • 5.1.1 汽油机
  • 5.1.2 单相异步电动/发电机
  • 5.2 电子调速器
  • 5.2.1 电子调速器的工作原理
  • 5.2.2 电子调速器的控制策略
  • 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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