基于高频链的400Hz逆变器电源组合三相控制系统研究

摘要

航空静止变流器是专为航空及军用电子设备设计制造的400Hz单相和三相逆变电源，输出功率由100VA到三相的50KVA，可广泛应用于飞机机载设备、雷达、导航等系统中。高频链逆变技术是现代逆变技术发展中的热点问题。为了给负载提供大功率输出，通常采用三相逆变电源。传统的三相四线制逆变电源在三相负载不平衡时，输出效果并不理想;采用组合式三相逆变电源则具有较好的带不平衡负载的能力。但是在组合式三相逆变电源中，若调制方式选取不当，或者控制策略效果不佳时，会对输出波形质量有较大影响，如输出波形谐波含量较高，三相相位误差较大等。
　　课题对高频链400Hz逆变电源主电路拓扑结构及工作原理进行深入分析，选取了DC-DC变换型拓扑结构的主电路。该结构有两个功率变换DC-DC和DC-AC，前级的DC-DC拓扑选取了推挽结构，后级的DC-AC拓扑选取了全桥结构，并且前后级，相互独立。本文主要研究后级电路和逆变控制策略。首先对逆变电源进行数学建模，并分析SPWM的工作原理;其次对逆变电路的控制方法进行分析，选取三环控制的方法，针对的相位问题，在三环基础上增加了相位控制环节，并利用仿真软件建立仿真模型进行仿真实验，验证了逆变电源多环系统的有效性和可行性;最后进一步将三台独立的单相逆变电源级联为组合式三相逆变电源，并使每两相间互差120度。
　　研究结果表明:本文设计的数字化控制技术的逆变电源有良好的动静态性能，并且能够使组合式三相逆变电源中每两相的相位差保持在120°。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 高频链逆变器现状及发展

1．2 三相逆变技术现状及发展

1．3 课题研究背景及主要内容

1．3．1 课题研究背景

1．3．2 课题主要内容

2 基于高频链的组合式三相电路建模与仿真

2．1 单相高频链逆变电源主电路拓扑结构

2．2 组合式三相的电路构成与其控制方案

2．2．1 组合式三相的电路结构

2．2．2 组合式三相电路的控制方案

2．3 逆变电路建模

2．3．1 SPWM逆变器主电路的建模

2．3．2 SPWM波生成原理及分析

2．3．3 逆变电源输出滤波器模型

2．3．4 PWM逆变电源状态空间平均模型

2．4 仿真实验

3 单相逆变电源控制系统分析

3．1 开环控制

3．2 电压瞬时值环反馈控制

3．3 逆变器的双闭环控制

3．4 逆变器的三闭环控制

3．5 仿真实验

3．5．1 稳态波形

3．5．2 暂态波形

3．5．3 相位问题

4 相位反馈控制系统设计与实现

4．1 相位反馈的原理

4．2 相位反馈控制器的设计

4．3 结合相位反馈的控制多环控制

4．4 控制电路的硬件设计

4．4．1 电压电流采样与调理电路

4．4．2 相位反馈控制电路

4．5 逆变控制系统的软件设计

4．5．1 主控芯片介绍

4．5．2 SPWM生成标准正弦波

4．5．3 相位控制环数字控制系统实现设计

4．5．4 软件实现的其它关键问题

5 高频链组合三相逆变器仿真结果分析

5．1 仿真软件介绍

5．1．1 Proteus软件简介

5．1．2 SIMULINK简介

5．2 系统开环仿真

5．3 系统闭环仿真

5．3．1 三环反馈仿真

5．3．2 相位反馈仿真

5．3．3 组合三相实现

6 结论及展望

6．1 本文工作总结

6．2 今后展望

致谢

参考文献