新型单级可升压逆变器拓扑及控制策略研究

论文摘要

电动汽车驱动、混合动力、起动发电等技术的开发应用,以及可再生能源发电的大力发展,对电力电子逆变技术的性能、可靠性等多方面提出了越来越高的要求,特别是在输入直流电压较低或变化范围较大的场合,要具有升压逆变能力。本文提出并研究一种新型单级可升压逆变器拓扑,利用逆变桥的直通零矢量,采用耦合电感储能及转移升压技术,实现了逆变器母线电压的调节,使之比较适合于需要对逆变器直流母线电压调节的逆变应用场合。本文首先针对升压要求较低和较高两种场合对新型单级可升压逆变器的工作原理、升压特性做了深入的研究。其次基于传统SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）控制和SVPWM（Space-Vector Pulse Width Modulation）控制技术,研究了新型单级可升压逆变器控制策略。然后利用Saber软件搭建了仿真模型,分别进行了直流母线电压开环与恒压闭环控制的仿真研究。最后建立了功率电路与控制电路硬件平台,采用高性价比的数字信号控制器编写控制程序,实现对新型单级可升压逆变器的升压控制。本文以Freescale公司的56F8037 DSP芯片为控制核心,开发了一套新型单级可升压逆变器的主功率系统和控制系统硬件平台。文中对整个硬件电路和控制系统软件的实现都做了详细的介绍。实验结果表明,新型单级可升压逆变器拓扑具有独特的升压逆变特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 普通电压源逆变器简介
• 1.2 新型交流起动机及新能源发电系统对控制逆变器性能要求
• 1.2.1 新型交流起动机对控制逆变器性能要求
• 1.2.2 新能源发电系统对控制逆变器性能要求
• 1.3 电压型可升压逆变器
• 1.3.1 电压型Z 源逆变器简介
• 1.3.2 L 源逆变器简介
• 1.3.3 电压型新型单级可升压逆变器提出
• 1.4 新型单级可升压逆变器在新能源风力发电系统中应用
• 1.5 本文研究意义
• 1.6 本文主要研究内容
• 第二章 新型单级可升压逆变器
• 2.1 新型单级可升压逆变器工作原理
• 2.1.1 升压原理分析
• 2.1.2 LCD 无损缓冲电路工作过程分析
• 2.2 新型单级可升压逆变器等效电路与升压特性分析
• 2.3 耦合电感设计
• 2.3.1 耦合电感参数计算
• 2.3.2 耦合电感设计
• 2.4 直通控制策略
• 2.5 本章小结
• 第三章 新型单级可升压逆变器SPWM 控制
• 3.1 传统 SPWM 控制技术简介
• 3.1.1 SPWM 控制原理
• 3.1.2 三相SPWM 控制技术
• 3.2 直通时间可调的SPWM 控制
• 3.2.1 控制方法基本原理与实现
• 3.2.2 仿真实现
• 3.3 直通时间不可调的SPWM 控制
• 3.3.1 控制方法基本原理与实现
• 3.3.2 仿真实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 新型单级可升压逆变器SVPWM 控制
• 4.1 传统电压源逆变器SVPWM 控制技术简介
• 4.2 新型单级可升压逆变器 SVPWM 控制基本原理
• 4.3 直通时间可调的SVPWM 控制
• 4.4 直通时间不可调的SVPWM 控制
• 4.5 直通状态分段 SVPWM 控制
• 4.5.1 基本原理
• 4.5.2 DSP 实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 直流母线电压恒压闭环控制研究
• 5.1 直流母线电压检测和校准电路
• 5.2 改进的直通信号产生方法
• 5.3 直流母线电压恒压闭环控制仿真验证
• 5.4 本章小结
• 第六章 新型单级可升压逆变器数字控制系统设计
• 6.1 硬件系统总体构架
• 6.2 MC56F8037 DSP 特性及部分外设介绍
• 6.2.1 数字信号控制器核心
• 6.2.2 MC56F8037 DSP 的PWM 模块
• 6.2.3 MC56F8037 DSP 的ADC 模块
• 6.2.4 MC56F8037 DSP 的时钟发生电路
• 6.3 系统的外围控制电路及功率电路设计
• 6.3.1 DSP 芯片概述
• 6.3.2 核心供电电源
• 6.3.3 A/D 相电流采样调理电路
• 6.3.4 直流母线电压采样调理电路
• 6.3.5 带直通的PWM 信号产生电路
• 6.3.6 保护电路设计
• 6.3.7 主功率电路设计
• 6.4 硬件系统软件及实验验证
• 6.4.1 DSP 控制软件设计
• 6.4.2 直流母线电压开环控制实验验证
• 6.4.3 直流母线电压恒压闭环控制实验研究
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文工作总结
• 7.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目