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基于Simulink的光伏发电Boost三相逆变并网系统的研究

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电子制作 2023年第1期31卷 107-109页

作者：石涛李国银蔡维谷翠军重庆轨道四号线建设运营有限公司重庆401133 重庆中车四方所科技有限公司重庆401133

新能源作为一种新兴的能源利用方式受到了全世界各国的广泛关注,相对于传统能源而言,新能源发电的方式不会对环境产生污染,这也为世界瞩目的环境问题贡献了一份力量。太阳能作为最具潜力的未来能源之一,发展前景十分广阔,是未来新能源... 详细信息

新能源作为一种新兴的能源利用方式受到了全世界各国的广泛关注,相对于传统能源而言,新能源发电的方式不会对环境产生污染,这也为世界瞩目的环境问题贡献了一份力量。太阳能作为最具潜力的未来能源之一,发展前景十分广阔,是未来新能源发电不可缺少的中坚力量。为此,需要加大太阳能相关研究的投入力度。本论文以三相光伏发电并网系统的主要研究对象,以光伏并网逆变器稳定、高效、低谐波运行为目标,将三相光伏发电并网系统分为三个环节,即光伏阵列输入环节、Boost升压环节以及三相逆变并网环节,各部分对应的主要研究内容涉及MPPT算法、Boost升压变换、三相并网控制策略的设计三部分,分析每个环节的设计思路并进行验证。

关键词：太阳能升压三相逆变并网

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三相逆变电源的混杂控制研究

三相逆变电源的混杂控制研究

作者：吕飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

电力电子变换器是利用电力电子开关器件进行电能变换的装置。对其研究的重点是为了改善输出电能质量并提高电能变换的效率。目前，由于用电设备需求的不同，电力电子装置的结构更加复杂，相应的对其输出电能进行控制的难度也更大。目... 详细信息

电力电子变换器是利用电力电子开关器件进行电能变换的装置。对其研究的重点是为了改善输出电能质量并提高电能变换的效率。目前，由于用电设备需求的不同，电力电子装置的结构更加复杂，相应的对其输出电能进行控制的难度也更大。目前，主要是将电力电子系统看作一种连续时间动态系统，引入诸多经典或现代的控制方法，建立其模型，分析其性能，并设计合适的控制器。但是，目前的电力电子装置的性能还进一步的提升空间，而目前的控制方法却变得更加复杂，并且没有形成统一和有效的理论体系。所以，有必要从控制理论的另一个角度分析问题，引入混杂控制的观点，将电力电子系统分解为连续时间内发生的离散事件组成的混杂系统。这将更符合电力电子器件实际的开关工作过程，更准确的描述系统模型，并方便设计性能更优的离散控制器，从而得到更好的变换器输出特性。本文以三相电压型逆变电源为对象，重点研究利用混杂控制理论分析电力电子系统，建立其数学模型，并设计控制器以改善其输出性能的一般方法。而目前的混杂控制发展为切换线性理论和混杂自动机理论两个方向，本文将具体的从这两个方面展开论述。首先，本文建立了三相逆变电源的切换线性系统模型，并结合现代控制的方法，验证了三相逆变电源的能控性和能观性。这是进行下一步的控制器设计的前提和理论基础。其次，本文建立了三相逆变电源的混杂自动机模型，根据开关器件工作状态的不同，将电源逆变输出的工作过程分为八种模态，分析每种模态下的暂态工作过程，并设计出八种模态之间相互转换的边界条件。当逆变器中的状态量发生变化时，会达到模态转换的边界条件，触发模态的转换，由此在八种模态之间自动循环，形成混杂自动机。再次，利用MATLAB/Stateflow数据流图工具箱仿真分析逆变电源的混杂自动机模型，并调整其边界条件，优化其输出特性，验证使用混杂控制理论分析电力电子系统的可行性和有效性。最后，搭建三相逆变电源的实物平台，利用DSP2812数字控制器，编写代码实现混杂控制器，并实际验证混杂控制对于电力电子系统的有效性。

关键词：混杂控制三相逆变切换线性混杂自动机 Stateflow

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基于双电压环控制的三相SVPWM逆变设计

电子测量与仪器学报 2019年第3期31卷 161-167页

作者：徐振方王雷胡丙辉河南工业大学电气工程学院郑州450000 河南汇德电气有限公司郑州450000

空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变技术在DC-AC变换中应用非常广泛,针对闭环控制系统结构复杂和传统SVPWM调制算法涉及大量运算致使控制系统实时性降低的情况,提出了一种三相SVPWM无源逆变电压双闭环控制方案,并对系统的控制原理,软件算法和... 详细信息

空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变技术在DC-AC变换中应用非常广泛,针对闭环控制系统结构复杂和传统SVPWM调制算法涉及大量运算致使控制系统实时性降低的情况,提出了一种三相SVPWM无源逆变电压双闭环控制方案,并对系统的控制原理,软件算法和实验电路做了详细分析。通过对该模型进行了Simulink仿真验证,并在基于TMS320F2808的三相逆变平台上完成了实验,仿真及实验结果表明,该方案结构简单,容易实现,输出幅值和频率均稳定可调,动态响应时间段和输出电压总谐波畸变率(THD)低等优点,并具有良好的动态性能和控制效果。

关键词： SVPWM调制 TMS320F2808 三相逆变 Simulink仿真数字化控制

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基于DSPIC的三相逆变电源的设计与研究

基于DSPIC的三相逆变电源的设计与研究

作者：窦志军西南大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的飞速发展,许多电气设备为了获得有特殊要求的高质量供电电源,通过逆变器对电网提供的交流电进行转换,获得所需的电能形式。在没有市电电网的偏远地区进行野外作业时,如何把蓄电池或发电机等所供给的直流或交流电转换... 详细信息

随着电力电子技术的飞速发展,许多电气设备为了获得有特殊要求的高质量供电电源,通过逆变器对电网提供的交流电进行转换,获得所需的电能形式。在没有市电电网的偏远地区进行野外作业时,如何把蓄电池或发电机等所供给的直流或交流电转换成电气设备所需要的交流电,也是逆变电源研究领域所要解决的一个重要课题。基于此,本论文在完成单相逆变电源设计的基础上,对三相逆变电源进行了设计及试验研究,为研制能与发电机相配套的高性能的三相逆变电源打下基础。本论文首先介绍了逆变技术和逆变电源的发展概况,根据三相逆变系统的基本原理,确定了三相逆变电源的总体设计方案。在硬件电路设计上,选用Microchip的DSPIC30F4012为主控芯片,选择电压型三相半桥逆变结构作为系统主电路结构;对三相逆变电源的逆变电路、驱动电路、工作电源、保护电路和稳压反馈电路进行了设计研究;选用IGBT作开关器件,采用光耦隔离驱动;针对IGBT的开关损耗,设计了RCD缓冲电路。在软件设计部分,通过分析比较三相逆变器控制算法,选择了等面积计算法,完成SPWM模块程序设计,并改进算法以避免死区问题。试验结果表明：逆变电源输出的三相交流电波形稳定、幅值相同、频率相等(50Hz)、相位互差120°、谐波较少,能够满足实际需要;在负载缺相的情况下,其余负载均能正常工作,负载端电压波形畸变较小,电源具有很强的负载平衡能力;软件和硬件的抗干扰设计使系统工作稳定;RCD缓冲电路的设计降低了IGBT的开关损耗。

关键词：三相逆变电源 DSPIC SPWM

基于智能电网的光伏三相逆变并网控制策略研究

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基于智能电网的光伏三相逆变并网控制策略研究

作者：崔军飞西南交通大学

学位级别：硕士

随着化石类非可再生能源的快速消耗及其带来的环境污染问题的日益严重,人们迫切要找到清洁的替代能源,一方面能缓解这种能源危机,另一方面能有效的抑制温室效应等燃烧化石燃料引发的环境问题。太阳能作为一种清洁的可再生能源,具有无污... 详细信息

随着化石类非可再生能源的快速消耗及其带来的环境污染问题的日益严重,人们迫切要找到清洁的替代能源,一方面能缓解这种能源危机,另一方面能有效的抑制温室效应等燃烧化石燃料引发的环境问题。太阳能作为一种清洁的可再生能源,具有无污染、可用资源分布广、可再生等特点。光伏发电的最终形式是光伏逆变并网发电,将光伏电池的能量送到电网进行远距离传输。由于光伏发电系统的输出功率存在易受环境影响具有不稳定的特点,以光伏发电形式的并网行为对电网的稳定运行具有一定影响。要解决这种矛盾就必须依靠智能电网的相关技术,确保电网运行的可靠性,满足光伏逆变并网的技术要求。本文在分析了智能电网运行方式及其特性的基础上,针对光伏电池的三相逆变并网进行了研究,主要的研究内容如下：（1）利用光伏电池的实际参数分析了光伏电池的电气输出特性,分析发现光伏电池受外界环境影响,输出功率呈非线性变化,光伏逆变并网将会影响电网的稳定运行,从并网与孤岛角度研究利用智能电网技术减小这种不利影响。（2）分析了三相逆变并网技术,采用dq变换与锁相环技术相结合的方式对电网侧的电压幅值、频率、相位进行准确跟踪,实现同期并网。为了实现并网后的电流控制,推算了三相逆变器LCL滤波器的状态空间方程,然后利用小信号模型对方程进行线性处理,实现了电压电流的解耦控制。在此基础上,本文设计了一种新的三相逆变并网电流控制方式,即外环电网侧电压,内环逆变侧电流电压同步控制方式。建立了三相逆变并网的仿真模型,实现三相逆变并网、电流控制的仿真。（3）论文对光伏三相逆变的孤岛现象进行了分析,讨论了三种孤岛后的并网模式,利用孤岛现象发生时负载上电气量的变化建立光伏三相逆变器的孤岛检测模型,对孤岛进行控制。

关键词：智能电网光伏电池三相逆变光伏并网 LCL滤波器电流解耦孤岛检测

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基于MSP430的三相逆变陀螺电源设计

基于MSP430的三相逆变陀螺电源设计

作者：王冼军哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

陀螺电源是惯导系统中比较重要的一部分,其稳定性与精度直接影响着整个系统的精度。本文提出将SPWM三相正弦波逆变电源作为陀螺电源。因为SPWM三相正弦波逆变电源具有良好的稳定性与精度,能使陀螺安全可靠的运行。同时高次谐波含量小,... 详细信息

陀螺电源是惯导系统中比较重要的一部分,其稳定性与精度直接影响着整个系统的精度。本文提出将SPWM三相正弦波逆变电源作为陀螺电源。因为SPWM三相正弦波逆变电源具有良好的稳定性与精度,能使陀螺安全可靠的运行。同时高次谐波含量小,有利于提高系统的精度。论文首先阐述了逆变电源的研究现状,然后给出电源的整体设计方案,并对整流、滤波、逆变这三部分作了详细的分析。整流电路采用智能功率模块IPM,具有高的输入阻抗,开关速度高,开关损耗小,驱动电路简单,驱动需求功率小的特点,利用IPM的控制功能,与微处理器相结合,可方便地构成智能功率控制系统。滤波电路的设计的谐振型LC滤波器都是针对某些特定的频率而设计,因而仅仅适用于逆变器的基波和谐波频率固定的场合,它能使逆变器滤除特定谐波并使基波畅通无阻。采用脉宽调制PWM(PulseWidth Modulation)型逆变电路,可同时解决调压和改善波形的双重任务。论文的重点是正弦波脉冲调制SPWM(Sinusoidal pulse width modulation)波的实现。利用开关元件,由控制线路按一定的规律控制开关元件的通断,从而在逆变器的输出端获得一组等幅、等距而不等宽的脉冲序列,其脉冲基本上按正弦分布,以此脉冲列来等效正弦电压波。根据采样理论可以证明,这样一种等幅不等宽的矩形脉冲序列与正弦波相对于一个惯性环节控制对象是等效的。实现脉宽调制的方法有模拟法和数字法两种。前者用频率较高的三角波作为载波信号,用频率较低的正弦波作为调制信号,二者调制的结果就生成了等幅不等宽的矩形脉冲列,以产生出SPWM波形。对称规则采样法的精度高,且计算方便。本文选用对称规则采样法作为SPWM控制算法。我们采用的芯片是的MSP430F147,单片机是美国德州仪器公司近几年开发的新一代16位单片机,该单片机在设计上打破常规,采用了全新的概念,其突出的优点是低电源电压、超低功耗,非常适合各种功率要求低的应用。能够方便的产生PWM波输出。经过一系列的调试和改善后,本系统的精度和稳定性已能满足陀螺的要求。输出的正弦波波形畸变非常小,电压有效值能稳定在110V,而且三相间能保持严格的相位关系。因此,本文所提出的陀螺电源改进方案能很好的满足使用要求。

关键词：陀螺电源三相逆变 MSP430F147 SPWM

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三相辅助逆变器控制系统研究与仿真

三相辅助逆变器控制系统研究与仿真

作者：刘川西南交通大学

学位级别：硕士

随着国内轨道交通事业的全面发展,使得列车相关设备的需求逐步增大。巨大的市场需求使得作为列车辅助用电设备供电载体的辅助逆变器研究工作变得越发有意义。本文以应用于磁悬浮列车的三相辅助逆变器为研究对象,主要对其控制算法与软件... 详细信息

随着国内轨道交通事业的全面发展,使得列车相关设备的需求逐步增大。巨大的市场需求使得作为列车辅助用电设备供电载体的辅助逆变器研究工作变得越发有意义。本文以应用于磁悬浮列车的三相辅助逆变器为研究对象,主要对其控制算法与软件实现进行了研究。本文所做的主要工作有：（1）对三相辅助逆变器整体系统进行了设计,并对三相辅助逆变器主电路进行了分析。系统设计明确了系统整体结构,明确所有单元模块所起作用;三相辅助逆变器主电路分析主要完成主电路划分工作,确定系统主电路由DC/DC直直变换器与DC/3AC三相逆变器组成,并分别分析两者电路的工作逻辑及理论波形。（2）对DC/DC直直变换器进行控制系统设计,分析并确定输入串联输出并联结构的直直变换器使用三环控制策略。经解耦分析确定三环控制策略的输入均压环与输出双环可进行独立设计,并推导获得相关控制器参数的计算方程。以MATLAB仿真为基础,对所设计控制器的正确性进行了仿真验证。（3）对DC/3AC三相逆变器进行控制系统设计,首先建立了三相静止坐标系与同步旋转坐标系下的数学模型;然后,对三相逆变器所使用的电压电流双闭环控制器进行设计,并以极点配置法获得相关控制器参数的计算方程;最后,确定同步旋转坐标系下的系统控制模型,并搭建以SVPWM控制为基础的仿真模型验证所设计控制器的正确性。（4）对三相辅助逆变器系统进行软件设计,首先进行系统软件主要模块的流程设计,主要模块包含程序总体框架、任务流程模块、系统状态机模块、故障检测与保护模块以及数据采集模块;然后对系统控制算法进行数字化;最后,对控制算法进行软件设计,主要进行相关函数模块的程序编制并对算法流程进行梳理。（5）对三相辅助逆变器系统进行整体仿真与整机试验。仿真主要对分开设计的控制器在系统级联运行状况下的正确性验证,分析前级与后级之间的影响,模拟负载切换与电机软启动过程：系统样机试验主要对控制系统在实际情况下的性能进行验证,验证控制器的正确性与系统性能。

关键词： DC/DC变换器输入串联输出并联三环控制三相逆变双环控制 SVPWM 极点配置仿真软件设计样机试验

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三相逆变焊机的前景及应用

汽车工艺与材料 2008年第10期 11-12页

作者：李丽芹王治富王占勇郑宏一汽解放汽车有限公司

1焊机工作原理电阻焊工艺是在一对电极间夹持被焊工件，加上一百到数百公斤的压力，在几个周波到几十个周波的短时间内通过数千到数万安培的焊接电流，即瞬时输入功率大．负载持续率极低的断续负荷。融化接触零件的表面，形成焊接动作... 详细信息

1焊机工作原理电阻焊工艺是在一对电极间夹持被焊工件，加上一百到数百公斤的压力，在几个周波到几十个周波的短时间内通过数千到数万安培的焊接电流，即瞬时输入功率大．负载持续率极低的断续负荷。融化接触零件的表面，形成焊接动作。传统的工频交流电阻焊机是通过对可控硅导通角的控制输出单相50Hz交流电．输出电流的频率与输入电流的频率一致。三相逆变电阻焊机工作原理是实现交流．直流。交流变换；

关键词：逆变焊机三相逆变应用电阻焊机工作原理焊接电流负载持续率交流电

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基于DSP控制的三相逆变电源设计

机电工程技术 2009年第9期38卷 79-82页

作者：易柳黄辉先苏浩湘潭大学信息工程学院湖南湘潭411105 北京理工大学宇航科学技术学院北京100081

提出了由整流模块,逆变模块和控制模块三部分组成的逆变电源系统。采用数字信号处理器(DSP)对电源系统进行全数字控制,通过改变PWM波形的脉冲宽度和调制周期可以达到调压和变频的目的。采用功率MOSFET和IGBT专用驱动芯片IR2136驱动三相... 详细信息

提出了由整流模块,逆变模块和控制模块三部分组成的逆变电源系统。采用数字信号处理器(DSP)对电源系统进行全数字控制,通过改变PWM波形的脉冲宽度和调制周期可以达到调压和变频的目的。采用功率MOSFET和IGBT专用驱动芯片IR2136驱动三相桥式逆变电路,取代了传统的模拟驱动电路和模块化桥臂电路设计,降低了开发成本,并融合了多元化的保护功能使逆变电源系统的驱动电路变得简单可靠。

关键词：三相逆变脉宽调制逆变器驱动逆变电源