补偿性单相交流稳压电源的研究与设计

摘要

电网电压的供求矛盾，造成了一些地区在用电高峰期和低谷期电压不稳定，从而严重影响了电气设备的正常工作，稳压电源能够有效解决电气设备对交流电源电压的需求。论文针对电网电压波动的问题，分析并且对比了各种稳压电源的优缺点，最终选择了补偿性单相交流稳压电源来解决电网电压波动的问题。 论文分析了基于双PWM变换器的补偿性单相交流稳压电源的拓扑结构和工作原理，补偿变压器的引入，减轻了主电路开关管的功率负荷，降低了硬件成本。按照论文的技术指标，对主电路中的单相电压型PWM整流电路和单相电压型SPWM逆变电路的参数以及对补偿变压器的匝比进行了分析计算。 论文研究了SPWM调制技术，分别分析了单极性和艰极性SPWM调制方式以及SPWM波的生成算法。在主电路中，PWM整流电路取代了相控整流或者二极管不控整流电路，为了提高单相电压型PWM整流电路控制系统的响应速度和稳定性，采用瞬时直接电流控制方法，电压外环、电流内环均采用PI调节；单相电压型SPWM逆变电路作为整个稳压电源的电压调整单元，单相电压型SPWM逆变电路采用电感电流内环、电压外环双闭环控制策略。 论文利用MATLAB/SIMULINK仿真工具，对补偿性单相交流稳压电源系统进行了仿真验证，仿真表明了系统的稳定性能和动态性能都比较好，各项指标都达到了论文的技术指标，最后以TMS320F2S335DSP为控制核心，基于系统的软硬件设计搭建了补偿性单相交流稳压电源系统的实验平台。实验结果和仿真结果一致，表明了理论分析的正确性和系统设计的可行性。

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