可逆PWM整流器及其控制策略研究

摘要

电池化成是蓄电池生产过程中的关键工艺流程,直接影响着电池的品质和生产成本。目前,电池化成中对电池单体的放电大多仍采用电阻放电方式,造成了电能大量浪费,这在当前电池大容量化和生产量快速增加的趋势下尤为严重。
　　 由于PWM整流器可双向传递能量且实现高功率因数并网,因而它也被应用于蓄电池的充放电技术领域。为实现高效节能,新型的电池化成系统需要一种能够同时提供多个充放电模块能量,又能将他们整体充放电多余的能量回馈电网的双向变换器。本文为新型高效电池化成系统设计开发单相可逆PWM整流器,基于DSP56F803控制,经过分析比较PWM整流器的不同控制方案,进而选用经典数字PI调节结合电流差值跟踪的控制策略,并分析了直流侧和交流侧电压较接近时死区在电流波峰附近造成的畸变的原因,提出了调整测量点和补偿占空比的改进方法。本文设计了该整流器的主电路参数,驱动电路,测量电路等硬件,提出了软件实现的完整方案。制作的样机完成了各工作状态的测试并与化成系统其他部分进行了联合调试。试验结果表明,半载或满载时,PWM整流器效率可达94％以上,功率因数98％以上,谐波则可以限制在5％以下,满足设计要求,验证了控制策略及整体设计方案的可行性。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 可逆PWM整流器国内外发展现状

1.3 馈能型电池化成技术发展现状

1.4 课题研究内容

1.5 论文的主要研究工作

2 可逆PWM整流器技术研究

2.1 PWM整流器分类

2.2 PWM整流器基本原理

2.3 PWM整流器控制策略

2.3.1 PWM整流器常用控制方法

2.3.2 PWM整流器数字控制技术

2.4 小结

3 可逆PWM整流器关键技术研究

3.1 主电路结构

3.2 电流控制策略比较

3.3 电路工作模式分析

3.3.1 单极性调制

3.3.2 双极性调制

3.3.3 两种调制的比较

3.4 电流差值跟踪控制

3.5 控制量的测量

3.6 死区效应原理分析及改善

3.7 双闭环直流稳压控制

3.8 直流侧电压分析

3.9 小结

4 单相可逆PWM整流器硬件电路设计

4.1 概述

4.2 系统结构

4.3 主电路参数设计

4.3.1 交流侧电感设计

4.3.2 直流母线电容设计

4.3.3 功率开关管选择

4.3.4 开关管驱动电路设计

4.4 测量电路设计

4.4.1 交流电压检测

4.4.2 电网同步信号检测

4.4.3 交流信号调理

4.4.4 直流电压检测

4.4.5 过流保护电路

4.5 逻辑保护设计

4.6 小结

5 系统软件设计

5.1 系统软件架构

5.2 编写平台

5.2.1 硬件平台

5.2.2 软件平台

5.3 程序时序控制

5.4 程序基本概况

5.4.1 浮点格式处理

5.4.2 整流器的启停控制

5.4.3 测量值计算

5.5 主程序

5.6 故障中断程序

5.7 算法程序

5.8 小结

6 实验结果

6.1 实验构成

6.2 功率实验

6.2.1 算法验证

6.2.2 死区效应改善

6.2.3 不同工况的波形分析

7 结论

7.1 小结

7.2 对今后工作的思考

参考文献

作者简历

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