2kW单相电力逆变电源系统的数字控制技术研究

摘要

随着铁路电气化的发展和旅客列车DC600V供电系统的成熟推广，车载逆变电源的研究越来越受到重视，保证车载逆变电源在列车高速运行中的高稳定性、高可靠性及故障应急能力等性能成为其主要研究方向。同时伴随着数字信号处理器在电力电子变换技术中大量应用及性能不断完善，在车载逆变电源的应用中，数字化控制也逐步取代了传统的模拟控制，并为实现列车供电系统的智能化监控管理提供了前提与基础。
　　论文主要研究了单相电力逆变电源系统的数字控制技术，该系统的拓扑包括前级推挽直直升压变换器和后级单相全桥逆变器。论文首先基于状态空间平均的思想推导了该两级式逆变电源系统的控制对象平均模型。接着详细阐述了数字控制器的设计思想及设计流程，为获得更为合理、更为精确的控制参数提供设计参考。然后针对减小前级输入侧低频电流纹波的影响，研究了前级在不同瞬时值反馈控制策略下的数字控制器设计，并采用电流反向增益模型及MATLAB仿真进行验证分析。其次，论文研究了单相全桥逆变器的数字控制器的设计，鉴于传统瞬时值反馈控制的不足，研究了基于重复控制和双环控制相结合的复合控制。
　　论文最后给出了单相电力逆变电源系统的完整设计，包括总体结构设计、主功率器件选择、滤波电路设计、控制资源分配及软件结构流程图的设计。并且最后试制了一台功率为2kW的实验样机，基于上述分析进行了原理验证实验，实验结果表明论文所设计的数字控制器的可行性。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2课题来源

1.3单相电力逆变电源构成

1.4开关电源的建模与数字化控制技术

1.5本文研究的目的和主要内容

第二章 推挽式DC-DC变换器数字化控制技术研究

2.1推挽式DC-DC变换器模型研究

2.2推挽式DC-DC变换器数字控制技术分析

2.3本章小结

第三章 单相全桥逆变器数字化控制技术研究

3.1单相全桥逆变器模型研究

3.2单相全桥逆变器数字控制技术分析

3.3本章小结

第四章 逆变电源系统设计和实验结果分析

4.1系统结构和硬件电路设计

4.2系统软件设计

4.3系统实验结果分析

4.4本章小结

第五章 总结及展望

5.1全文工作总结

5.2后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的论文及参与完成的项目