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新型三相应急电源的研究

作　者: 胡娜
导　师: 祝龙记
学　校: 安徽理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 应急电源逆变器空间电压矢量数字信号处理器锁相
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着工业及电力技术的不断发展,高层建筑、工厂医院及其它一些公共场所对供电要求越来越高,当市电一旦发生故障,将会给人们的生活及经济造成重大影响,在这种情况下,高性能的应急电源被越来越广泛地应用到国民经济和人们的生活中。在调研国内外三相应急电源变换技术的现状和应用领域基础上,针对传统应急电源电路结构复杂,直流电压利用率低的缺点,研究了一种新型三相应急电源系统,该系统主要由双向DC/DC变换电路和双向PWM变流器组成。详细分析了它们的电路结构、工作原理和控制策略。逆变器是应急电源的核心部分,为了提高了应急电源逆变输出电压波形的质量和输出电能的利用率,本文对其进行了深入研究。采用先进的空间矢量脉宽调制技术,获得较高的电压利用率。其次,在矢量坐标变换的基础上,采用电压电流双闭环控制,把逆变器输出的三相电压变换到d轴和q轴进行解耦控制。通过搭建SIMULINK仿真模型证明,不管是带阻性负载还是感性负载,逆变器均能输出平衡度好、对称性强、失真小的电压波形。另外,本文利用数字信号处理器对逆变器的数字锁相技术进行了实验,实现了市电到逆变器切换时的锁相功能。在理论分析和系统设计的基础上,搭建了基于F2407 DSP控制的应急电源实验电路,并对空间电压矢量脉宽信号的生成、软件锁相、PI调节器等模块进行了软件编程。仿真和实验结果证明该应急电源输出波形质量良好,系统工作稳定。图[66]表[9]参[32]

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-18
  1.1 应急电源概述  11-15
    1.1.1 应急电源的特点  11
    1.1.2 应急电源的分类  11-13
    1.1.3 应急电源发展现况  13-15
  1.2 新型应急电源  15-16
    1.2.1 传统应急电源的局限性  15-16
    1.2.2 新型应急电源拓扑结构  16
  1.3 本文研究的主要内容  16-18
2 三相应急电源的结构和工作原理  18-22
  2.1 双向DC/DC变换器  18-20
    2.1.1 降压变换模式  19
    2.1.2 升压变换模式  19-20
  2.2 向PWM变流器  20-22
    2.2.1 双向PWM工作在整流状态  20-21
    2.2.2 双向PWM工作在逆变状态  21-22
3 PWM变流器的控制技术  22-47
  3.1 空间矢量调制技术  22-31
    3.1.1 电压空间矢量的概念  23-24
    3.1.2 基本空间电压矢量  24-27
    3.1.3 电压空间矢量的合成原理  27-28
    3.1.4 SVPWM的数字化实现算法  28-31
  3.2 三相电压型逆变器的控制系统设计  31-39
    3.2.1 d-q坐标变换  31-33
    3.2.2 逆变器在d-q轴的数学模型  33-35
    3.2.3 三相逆变器控制电路  35-39
  3.3 应急电源的数字锁相技术  39-42
  3.4 PWM整流器的设计  42-47
    3.4.1 三相电压型整流器的数学模型  42-44
    3.4.2 三相电压型整流器的控制系统设计  44-47
4 EPS控制系统及硬件电路  47-62
  4.1 主电路参数设计  48-56
    4.1.1 双向DC/DC电路的设计  48-50
    4.1.2 向PWM电路的设计  50-56
  4.2 辅助电路设计  56-62
    4.2.1 DC/DC的IGBT驱动电路设计  56
    4.2.2 辅助电源  56-58
    4.2.3 采样电路设计  58-59
    4.2.4 过零检测电路  59
    4.2.5 系统保护电路  59-60
    4.2.6 静态开关控制  60-62
5 系统软件编程  62-68
  5.1 公共目标文件格式  62-63
  5.2 DSP中数的定标  63-64
  5.3 控制系统的软件设计  64-68
    5.3.1 整体设计思想  64-65
    5.3.2 各个子模块的实现  65-68
6 仿真与实验结果  68-73
  6.1 基于MATLAB的仿真结果  68-71
    6.1.1 MATLAB/SIMULINK简介  68
    6.1.2 仿真结果  68-71
  6.2 实验结果  71-73
结论  73-74
参考文献  74-76
致谢  76-77
作者简介  77

新型三相应急电源的研究

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