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摘要：
三相逆变器作为交流电源的主要部分,已经广泛应用于工业、能源、交通、运输等领域。本课题研究的三相逆变电源主要应用于船舶的供电系统,为汽轮发电机组交流电动辅油泵和柴油发电机组电动泵提供可靠不间断的三相交流电,能够适应负载直接启动、恒压频比启动等操作。当船电正常时,船电经过整流滤波后通过Boost升压电路为逆变电路提供直流电,当船电故障时,由蓄电池经过升压电路为逆变电路提供直流电。在两种输入电压切换以及负载直接启动时,仍然要保证逆变电路直流母线电压稳定,因此Boost电路在不同输入电压以及负载突变时,必须有良好的动态性能以及稳态性能,同时逆变电路也必须具有良好的带载能力和较好的动态性能,以保证汽轮发电机组柴油发电机组可靠正常工作。因此该专用逆变电源的研究有着非常重要的实际意义。 本文在建立BOOST电路单闭环和双闭环(电容瞬时电压外环和电感电流内环)的数学模型的基础上,讨论并分析了右半平面零点对系统稳定性的影响,指出普通PI电压单闭环控制器受右半平面零点影响大、动态响应慢的问题。基于此,本文采用双极点双零点补偿网络来减小右半平面零点的影响,以提高系统的稳态性能和动态性能。此外,分析了单电压闭环控制器对输入电压响应慢而导致输出电压波动大的缺限及原因,在此基础上,引入输入电压前馈,改善输入电压波动对输出电压的影响。同时,本文还设计了电容电压外环电感电流内环的双闭环控制器,并且分别在单闭环和双闭环控制方式下,对Boost电路带不同负载时的动态性能进行了计算机仿真分析。 本文推导了三相逆变器在abc坐标系、αβ坐标系以及dq坐标系下的数学模型。为了实现稳态基波无静差控制,本文采用基于dq坐标系下电感电流内环和电容电压外环的双闭环控制方式,电流环采用P控制器,电压外环采用普通的PI控制器,并分析了系统的动态性能以及稳态性能。最后进行了实验验证。 针对逆变器输出电压与电网电压的切换,本文对数字锁相环进行了研究,介绍了软件锁相在DSP中实现的两种方式。在建立单dq变换锁相环的数学模型的基础上,采用滞后补偿网络设计了环路滤波器,并对单dq锁相环进行计算机仿真分析,指出单dq锁相环在电网严重不平衡时锁相性能差的问题。基于此,本文提出采用基于双dq坐标系变换的锁相环来改善市电故障时系统的锁相性能,并对双dq锁相环的基本原理作了详细介绍,并进行了仿真分析。此外,对单dq锁相环进行了实验验证。 最后,本文对整个实验平台进行了简要说明,并对BOOST电路、逆变电路、锁相电流的整体级联进行了实验,验证了前三个部分设计的合理性和可行性。
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