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大功率单相逆变器并联控制与保护技术研究

作　者: 刘文超
导　师: 裴雪军
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 大功率单相逆变器 PID控制重复控制并联锁相功率调压过温保护限流保护
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

以两台60KW单相全桥电压控制性逆变器为对象,建立了单相逆变器及并联系统的数学模型,对大功率单相逆变器的并联控制与保护技术进行了分析研究。采用全数字化控制,详细研究了单相逆变器的波形控制技术、数字锁相技术、功率调压策略以及逆变器的保护策略。推导了单相逆变器的数学模型,分析影响逆变器输出波形畸变的主要因素,提出了对逆变器单机进行控制的方法。介绍了PID控制和重复控制的原理,根据60KW逆变器的参数与要求,设计了将PID控制与重复控制进行并联结合控制单机控制器,通过建立MATLAB仿真模型进行仿真分析。分析逆变器并联系统的特点,揭示了逆变器的输出电压存在矢量差ΔE&才是环流产生的根本原因。逆变器输出阻抗是影响环流大小的另一因素,输出阻抗的大小与环流成反比,而输出阻抗的特性与环流特性之间又有着比较复杂的关系。逆变器采取闭环电压控制会减小逆变器的输出阻抗,并且改变环流的性质,因此与环流抑制之间存在着矛盾。根据本机特性,提出基于分散逻辑控制的逆变器并联系统的控制方案,分析了同步和调压策略。采用锁相技术使各逆变单元输出电压的相位趋于一致,根据系统特性进行无功调压控制,保证了逆变器输出电压的幅值的相等。通过同步和调压的控制,很好的抑制了并联系统中环流的产生,逆变器得以均分负载所需功率,从而保证了并联系统的安全稳定运行。介绍了逆变器并联系统的保护策略,包括过载保护、过压保护、过流保护、过温保护等等,主要介绍了过温保护和限流保护。采用温度变送器作为温度传感器,设计了温度转换电路,使逆变器能实时获得系统的工作温度,并进行相应的保护。提出了通过硬件保护和软件限流相结合的限流策略,使逆变器在遭到负荷冲击时,能够可靠的工作而不停机,并针对逆变器并联系统短路的特点对限流策略进行了改进。根据设计采用的单机控制方案与并联控制方案,在两台60KW逆变器样机上进行了试验,验证前面章节分析的理论结果,证实了控制方案的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 大功率逆变器的研究背景  9-11
  1.2 单相逆变器控制技术概述  11-12
  1.3 逆变器并联技术概述  12-14
  1.4 本文研究的主要内容  14-15
2 单相逆变器系统分析  15-33
  2.1 引言  15
  2.2 单相逆变器的数学模型  15-16
  2.3 影响逆变器输出波形质量的主要因素  16-19
  2.4 本系统采用的逆变器控制方案  19-26
  2.5 仿真分析  26-32
  2.6 本章小结  32-33
3 单相逆变器的并联控制技术  33-51
  3.1 引言  33
  3.2 逆变器并联系统分析  33-41
  3.3 本系统采用的并联控制方案  41-44
  3.4 逆变器并联系统同步的实现  44-47
  3.5 逆变器并联系统调压的实现  47-50
  3.6 本章小结  50-51
4 单相逆变器的保护  51-61
  4.1 引言  51
  4.2 过温保护  51-53
  4.3 限流保护  53-60
  4.4 本章小结  60-61
5 实验结果分析  61-69
  5.1 逆变器系统说明  61-63
  5.2 仿真与实验结果与分析  63-68
  5.3 本章小结  68-69
6 全文总结  69-71
  6.1 本文工作的总结  69-70
  6.2 今后工作的展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75

大功率单相逆变器并联控制与保护技术研究

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