10kW家用节电蓄能逆变装置设计

摘要

随着全球经济的发展和人民生活水平的提高，电能变得日益紧张。能源的开发和利用，尤其是高效利用现有能源的新型能源结构体系成为人们关注和研究的热点。为此本文对一种新型的、有发展潜力的蓄能方式——蓄电池蓄能供电的复合式供电逆变电源主电路及其控制电路进行研究。 本文针对家用电器负载性能的多样性，负荷的变化无规律性，采用电压电流瞬时值控制技术，在各种负载条件下，逆变电源都能输出正弦度好电压波形。在控制算法上采用工程广泛应用的PID控制器以提高其动态性能和稳定性，通过仿真分析其稳态和动态性能，最终确定系统参数。 本文主要通过对滤波电感电流反馈瞬时值控制方案和滤波电容电流反馈瞬时值控制方案的比较研究，得到了采用这两种控制技术的系统特性，对其建立了仿真模型并仿真，仿真结果证实了采用滤波电容电流反馈瞬时值控制方案的逆变电源系统具有输出电压波形正弦性好、动态响应快，输出外特性硬、稳态精度高和适应非线性负载能力强等特点。 本文采用新的逆变变压器偏磁控制方法，新方法不需对偏磁进行检测，只是利用高通滤波器及前馈控制的方法，消除由于给定或反馈信号中的直流分量以及死区时间不一致等造成的变压器的偏磁现象。该方法无需传感器、结构简单、参数设计容易。按逆变器输出SPWM波的特点，设计了逆变变压器。逆变变压器的输出需要经过滤波器的滤波才能输出标准的正弦波，本文采用新的LC滤波器参数设计方法，新方法以满足逆变电源的重要技术指标为目标，对滤波器的参数进行精确计算，通过新方法设计的LC滤波器，不但使各种工况下输出电压的稳定，而且使输出电压大小及空载时滤波器的输入电流大小也满足要求，使逆变电源对各种负载的适应能力达到最佳。 本文对10kW，220V/50Hz家用节电蓄能逆变装置进行研究，并对其主电路、控制电路硬件进行设计，并设计了变压器及LC滤波器。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的背景及意义

1.1.1家用蓄电池蓄能装置的提出

1.1.2蓄能方式的简介

1.1.3蓄电池蓄能技术的研究水平及发展状况

1.2 10kW蓄能装置蓄电池的选择依据

1.3家用蓄电池蓄能逆变装置控制技术发展与现状

1.3.1逆变技术发展概况

1.3.2常用控制策略

1.3.3蓄电池蓄能逆变装置的发展趋势及存在问题

1.4本文的研究目的及主要研究内容

1.4.1本文研究的目的

1.4.2本文研究主要内容

2瞬时值控制在单相SPWM逆变器应用的研究

2.1电流瞬时值反馈工作原理

2.2电感电流瞬时值反馈控制的性能研究

2.2.1系统的线性化等效模型

2.2.2系统外特性分析

2.2.3电流误差变化率

2.2.4系统仿真

2.3电容电流瞬时值反馈控制的性能研究

2.3.1带电容电流内环的电压瞬时值控制系统特性分析

2.3.2输出电压波形畸变问题分析

2.3.2系统仿真

2.3本章小结

3输出滤波器与逆变变压器的设计

3.1 LC滤波器参数设计

3.1.1滤波参数选择的理论分析

3.1.2滤波器参数设计

3.2逆变电源变压器设计

3.2.1逆变变压器的设计原则

3.2.2逆变变压器设计方法

3.2.3逆变变压器参数设计

4.采用电容电流瞬时值反馈的电流SPWM控制逆变器的研究

4.1主电路的结构选择和参数设计

4.1.1主电路结构选择系统原理框图

4.1.2主电路开关管的设计

4.2控制系统的设计

4.2.1控制系统硬件的设计

4.2.2驱动电路设计

4.2.3保护电路设计

4.2.4抗干扰设计

4.3控制算法与PI调节器实现

4.3.1数字PID控制算法

4.3.2 PI调节器软件实现

5逆变变压器直流偏磁的研究

5.1直流偏磁

5.2新的直流偏磁控制方法

5.2.1控制原理

5.2.2控制器参数的确定

6结论

参考文献

在学研究成果

致 谢