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船舶高效率应急逆变电源结构设计

作　者: 陈庭勋
导　师: 刘国平
学　校: 浙江海洋学院
专　业: 农业推广
关键词: 逆变电源损耗谐振效率
分类号: U665.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 36次
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内容摘要

在船舶的安全保障中，包含柴油机为源动力的应急发电机组和静止逆变电源，在船舶行业中是必配的应急设备之一。本文以船舶备用的24V蓄电池规格为基本条件，针对蓄电池的少量备用船舶和备用量大的船舶提出了二种逆变系统方案：采用升压+逆变双模块结构和单一逆变电源提供应急交流电源。所有设计以模块化为目标。逆变电源的工作模式从PWM硬开关模式，经历了移相谐振PWM模式，向变频率准谐振工作模式发展，将LC谐振参与到PWM逆变中是当前提高逆变电源工作效率的最主要手段。论文中根据桥式正弦逆变功率电路的工作特点，对于单相逆变电源提出了另一种基于迟滞环路振荡和谐振技术结合的“迟滞环路自激励准谐振”电路结构和新的工作模式，改占空比调压为电平时间分配比调压方式，配合并联谐振网络，固定开关频率，避免变频率所带来的不便。对于三相逆变桥构成的逆变器，以半桥支路为单元同样采用电平时间分配比调压方式，再配合并联谐振网络，实现既能调电压又能降低开关损耗的工作方式。并为此设计了与之相适应的PWM控制电路结构。升压电路的工作效率在83%以上，小功率逆变电路的工作效率在89%以上。另外，作为一个完整性的设计，还包含了其他自主创新的电路结构，如直流过流保护电路、防电流浪涌电路、触摸式开关电路等。新方案在提高逆变电路的工作效率上有一定提高，同时大大降低了逆变电源的电磁骚扰，为增大逆变输出功率，提高逆变器的EMI指标添加了新的技术类型。无论是单相逆变或者是三相逆变都是同一类处理技术，相互溶通，方便生产。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-12
第一章绪论  12-16
  1.1. 船舶对逆变电源的要求  12-13
  1.2. 逆变电源的发展  13-14
  1.3. 逆变电源的类型  14-16
第二章影响逆变电源工作效率的因数分析  16-22
  2.1. 产生损耗的一般因素  16
  2.2. 基本 PWM 技术的电压调节原理与效率  16-17
  2.3. 基于零电流开关（ZCS）技术的电压调节原理与效率  17-18
  2.4. 基于零电压开关（ZVS）技术的电压调节原理与效率  18-19
  2.5. 基于移相开关技术的电压调节原理与效率  19-20
  2.6. 逆变方案的比较  20-21
  2.7. 逆变电源的基本构成框架  21-22
第三章 2kVA 单相正弦逆变模块设计  22-36
  3.1 单相逆变电路结构  22-28
    3.1.1. 基于全桥开关技术的单相基本逆变电路  22-24
    3.1.2. 基于变频率控制芯片驱动的准谐振式全桥功率电路  24-25
    3.1.3. 基于迟滞振荡的准谐振式全桥功率电路  25-28
  3.2 单相迟滞振荡准谐振逆变电路元件参数确定  28-33
    3.2.1. 准谐振网络的参数确定  28-29
    3.2.2. 输出低通滤波网络的参数确定  29-31
    3.2.3. 电压反馈网络的参数确定  31-32
    3.2.4. 功率器件与集成器件选择  32-33
  3.3 单相迟滞振荡准谐振逆变电路工作效果  33-36
    3.3.1. 单相逆变试验模块  33-34
    3.3.2. 单相逆变试验效果  34-36
第四章 10kVA 三相正弦逆变模块设计  36-50
  4.1 三相正弦逆变电路结构  36-41
    4.1.1. 基于 PWM 的三相桥式基本逆变电路  36-37
    4.1.2. 基于准谐振的三相桥式逆变电路  37-40
    4.1.3. 各半桥电路之间的脉冲相序要求  40-41
  4.2 三相正弦准谐振逆变电路元件参数确定  41-44
    4.2.1. 确定主要器件  41-42
    4.2.2. 确定开关频率  42-44
  4.3 逆变电路辅助电源  44-50
    4.3.1. 辅助电源电路结构  44-45
    4.3.2. 辅助电源主要器件选择及元件参数确定  45-49
    4.3.3. 防母线浪涌电流电路构  49-50
第五章直流升压模块设计  50-69
  5.1 从 24V 直流提升为高压直流电压  50-67
    5.1.1. 升压电路结构  50-51
    5.1.2. 激励控制电路  51-52
    5.1.3. 主要元件参数确定  52-65
    5.1.4. 升压模块工作效果测试  65-67
  5.2 由电池组串联获得高电压  67-69
第六章正弦调制信号产生模块设计  69-77
  6.1 硬件电路产生正弦信号电压  69-73
    6.1.1. 基于硬件电路的单正弦信号产生电路  69-70
    6.1.2. 基于硬件电路的对称三相正弦信号产生电路  70-73
  6.2 软件生成正弦信号电压  73-77
    6.2.1. 软件生成单相正弦信号  73-75
    6.2.2. 软件生成三相正弦信号  75-77
结论  77-78
总结  78-79
参考文献  79-81
附录1 软件生成正弦信号程序  81-83
致谢  83-84
在读期间发表的论文及研究成果  84-85
附件  85-87

船舶高效率应急逆变电源结构设计

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