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基本信息
- 項目名稱：
- 單相逆變電源的研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 近年來，隨著電力電子技術(shù)、各行各業(yè)自動化水平及控制技術(shù)的發(fā)展和其對操作性能要求的提高，逆變技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，對電源的要求越來越高，因此逆變電源在各個領(lǐng)域當(dāng)中也被廣泛的使用。目前，逆變電源技術(shù)的核心部分是逆變器和其控制部分，本作品根據(jù)其核心部分對逆變電源控制技術(shù)進行深入的研究，使該電源在控制過程中實現(xiàn)起來更為容易。
- 詳細介紹：
- 使用微芯（Microchip）公司的PIC系列單片機為控制核心，在系統(tǒng)中采用兩片單片機分別完成檢測和控制，從而提高了系統(tǒng)的實時性，使系統(tǒng)運行更可靠；釬對電壓瞬時值相位補償控制方案無法做到使逆變電源輸出正弦波相位與標(biāo)準(zhǔn)正弦信號相位靜態(tài)無差，本文將提出一種新型的逆變電源相位控制方案，使逆變電源輸出相位做到穩(wěn)態(tài)無差。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計、發(fā)明的目的： 近年來，隨著電力電子技術(shù)、各行各業(yè)自動化水平及控制技術(shù)的發(fā)展，逆變技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，對電源的要求越來越高。隨著正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變技術(shù)的日益成熟，逆變電源被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。這種能量的變換對節(jié)能、減小環(huán)境污染、降低成本和提高產(chǎn)量等方面均起著非常重要的作用。 基本思路： 1、研制單項逆變電源。 2、制定本電源的控制方案并設(shè)計電源的主電路； 3、分析電源變壓器的磁感應(yīng)強度以及濾波器工作原理。 4、制作逆變電源實驗樣機，并進行實驗研究。 創(chuàng)新點： 1、本文將提出一種新型的逆變電源相位控制方案，使逆變電源輸出相位做到穩(wěn)態(tài)無差。 2、使用微芯（Microchip）公司的PIC系列單片機為控制核心，在系統(tǒng)中采用兩片單片機分別完成檢測和控制，從而提高了系統(tǒng)的實時性。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.主電路的研究 2.控制系統(tǒng)設(shè)計 3.實驗制作與結(jié)果分析 主要技術(shù)指標(biāo)： 1、采用PIC系列單片機為核心組成控制電路，實現(xiàn)從SPWM信號的產(chǎn)生到PI閉環(huán)控制的全數(shù)字化控制。通過MATLAB對其電路進行了仿真。 2、實驗的目的是實現(xiàn)直接逆變操作與AC/DC/AC操作。
科學(xué)性、先進性
- 近年來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，逆變電源的應(yīng)用深入到各個領(lǐng)域，應(yīng)用中一般要求逆變電源具有高質(zhì)量的輸出波形。逆變電源輸出波形質(zhì)主要包括兩個方面：一是穩(wěn)態(tài)精度高；二是動態(tài)性能好。因此研究既簡又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能的逆變電源控制方案，一直是電力電子領(lǐng)域的究熱點問題。本電源采用MOSFET開關(guān)管組成全橋逆變電路，再由電感、電容濾波組成該逆變電源的主電路。目前，逆變電源大多采用正弦脈寬調(diào)制，即所謂SPWM技術(shù)。其控制電路大多采用模擬方法實現(xiàn)，電路比較復(fù)雜，有溫漂現(xiàn)象，影響精度，限制了系統(tǒng)的性能。本逆變電源以PIC單片機為核心組成控制電路，實現(xiàn)從SPWM信號的產(chǎn)生到PI閉環(huán)控制的全數(shù)字化控制。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 逆變電源的控制原理，建立了逆變電源系統(tǒng)動態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上對逆變電源的各種控制方案的性能進行了對比研究，從而確定了一種新穎的高性能逆變電源多閉環(huán)控制方案。針對單相逆變電源系統(tǒng)提出了幾種新型控制方案，其主要內(nèi)容如下：從逆變電源輸出特性的理論分析入手，根據(jù)逆變電源的數(shù)學(xué)模型，建了單相SPWM逆變電源完整的MATLAB仿真模型。為了獲得高性能的變電源，依據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型和仿真模型，將智能控制與常規(guī)控制相合，提出了系列新型單相逆變電源設(shè)計方案：模糊自整定PI雙閉環(huán)控制計方案、模糊自整定二自由度PID控制器設(shè)計方案、模糊自整定PI控制重復(fù)控制相結(jié)合的復(fù)合控制設(shè)計方案。并且對模糊自整定PI雙閉環(huán)控制計方案進行了實驗研究。從大量的仿真和實驗結(jié)果中可以看出輸出電壓形具有較低的總諧波畸變率(THD)，同時還獲得了良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特，說明了所提出的三種控制方案都能夠較好地滿足逆變電源的控制要求。
同類課題研究水平概述
- 1956年，第一只晶閘管問世標(biāo)志著電力電子學(xué)的誕生，在這個時代，逆變器繼整流器之后開始發(fā)展，首先出現(xiàn)的是可控硅SCR電壓源型逆變器。1961年，W．McMurrav與B．D．B edford提出了改進型SCR強迫換向逆變器，為SCR逆變器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1962年，A．Kemick提出了“諧波中和消除法”，這標(biāo)志著正弦波逆變器的誕生。1963年，EG．Tumbull提出了“特定諧波消除法”，為后來的優(yōu)化PWM法奠定了基礎(chǔ)，以實現(xiàn)特定的優(yōu)化目標(biāo)，如諧波最小，效率最優(yōu)等。 20世紀(jì)80年代初，美國弗吉尼亞電力電子技術(shù)中心(VPEC)對諧振技術(shù)進行了改進，提出了準(zhǔn)諧振變換技術(shù)，即把LC回路在一個開關(guān)周期中的全諧振改變?yōu)榘胫C振或部分諧振，這才使軟開關(guān)與PWM技術(shù)的結(jié)合成為可能，并在DC／DC變換器中普遍采用。軟開關(guān)技術(shù)研究的最終目的是實現(xiàn)脈寬調(diào)制PWM(Pulse．Width Modulation)軟開關(guān)技術(shù)，也就是將軟開關(guān)技術(shù)引進到PWM逆變器中，使它既能保持原來的優(yōu)點，又能實現(xiàn)軟開關(guān)功能。為此，必須把LC與開關(guān)器件組成一個諧振網(wǎng)絡(luò)，使PWM逆變器只有在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中才產(chǎn)生諧振，實現(xiàn)軟開關(guān)轉(zhuǎn)換，平時則不諧振，以保持PWM逆變器的特點。PWM軟開關(guān)技術(shù)是當(dāng)今電力電子學(xué)領(lǐng)域最活躍的研究內(nèi)容之一，是實現(xiàn)電力電子高頻化的最佳途徑，也是一項理論性最強的研究工作。它的研究對于逆變器性能的提高和進一步推廣應(yīng)用，以及對電力電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都有十分重要的意義，是當(dāng)前逆變器的發(fā)展方向之一。
