逆變器波形質(zhì)量分析1課題來源本課題為逆變器波形質(zhì)量分析，意在尋求高質(zhì)量的脈寬波形，提高逆變器性能，來源于實際應(yīng)用。2研究的目的和意義2.1增進(jìn)新能源的開發(fā)和運(yùn)用伴隨電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，逆變技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海等國防領(lǐng)域和電力系統(tǒng)，交通運(yùn)送、郵電通信、工業(yè)控制等民用領(lǐng)域。尤其是伴隨石油、煤和天然氣等重要能源日益緊張，新能源的開發(fā)和運(yùn)用越來越受到人們的重視。運(yùn)用新能源的關(guān)鍵技術(shù)----逆變技術(shù)，能將蓄電池、太陽能電池和燃料電池等其他新能源轉(zhuǎn)化的直流電能變換成交流電能與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電。因此，逆變技術(shù)在新能源的開發(fā)和運(yùn)用領(lǐng)域有著至關(guān)重要的地位。2.2提高供電質(zhì)量國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國內(nèi)外能源供應(yīng)日益緊張，電能的開發(fā)和運(yùn)用顯得更為重要。目前，國內(nèi)外都在大力開發(fā)新能源，如太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電等。一般狀況下，這些新型發(fā)電裝置輸出不穩(wěn)定的直流電，不能直接供應(yīng)需要交流電的顧客使用。為此，需要將直流電變換成交流電，需要時可并入市電電網(wǎng)。這種DC-AC變換需要逆變技術(shù)來完畢。用電設(shè)備對市電電網(wǎng)導(dǎo)致嚴(yán)重的污染，反過來，被污染的市電電網(wǎng)也會使用電設(shè)備工作不正常，用電設(shè)備之間通過市電電網(wǎng)互相干擾。為處理此問題，必須提高市電電網(wǎng)的供電質(zhì)量，以逆變技術(shù)為基礎(chǔ)的電力有源濾波器和電能質(zhì)量綜合賠償器可以凈化市電電網(wǎng)，使其為用電設(shè)備提供高質(zhì)量電能。逆變器是一種重要的DC/AC變換裝置，而衡量其性能的一種重要指標(biāo)就是輸出電壓波形質(zhì)量，通過本項目的研究與實踐，研究逆變器波形產(chǎn)生的措施、調(diào)制規(guī)律、以及其波形的評價指標(biāo)，尋求高質(zhì)量的脈寬波形的獲得措施，對所學(xué)知識進(jìn)行縱深挖掘，加深有關(guān)知識的理解。3國內(nèi)外的研究現(xiàn)實狀況和發(fā)展趨勢逆變技術(shù)的發(fā)展可以分為如下兩個階段：1956-1980年為老式發(fā)展階段，這個階段的特點是，開關(guān)器件以低速器件為主，逆變器的開關(guān)頻率較低，波形改善以多重疊加法為主，體積重量較大，逆變效率低。1980年到目前為高頻化新技術(shù)階段，開關(guān)器件以高速器件為主，逆變器開關(guān)頻率高，波形改善以脈寬調(diào)制為主，體積重量小，逆變效率高。在PWM逆變器中，為了減小其體積重量，提高其功率密度，高頻化是重要發(fā)展方向之一，但高頻化也存在某些問題，如增長開關(guān)損耗和電磁干擾。為此提出兩個處理措施，一是提高開關(guān)器件的速度，二是使逆變開關(guān)工作在軟開關(guān)狀態(tài)。20世紀(jì)80年代初，美國弗吉尼亞電力電子技術(shù)中心提出了準(zhǔn)諧振變換技術(shù)，使軟開關(guān)與PWM技術(shù)的結(jié)合成為也許。它的研究對于逆變器性能的提高和深入推廣應(yīng)用，以及電力電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展，均有十分重要的意義，是目前逆變器的發(fā)展方向之一。高頻軟開關(guān)逆變技術(shù)產(chǎn)生的背景是為了克服老式逆變器的輸出波形差，開關(guān)應(yīng)力和EMI較大的缺陷。在相似背景下，D.A.Nabae于1981年提出了多電平逆變技術(shù)，成為目前高壓大功率逆變器的發(fā)展方向。它通過主電路改善，使所有逆變開關(guān)都工作在基頻或低頻，以到達(dá)減小開關(guān)應(yīng)力，改善輸出電壓或電流波形的目的。總之，逆變技術(shù)的發(fā)展是在提高波形質(zhì)量的背景下，伴隨電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展而發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)，逆變技術(shù)正朝著高功率密度、高變換效率、高可靠性、無污染、智能化和集成化的方向發(fā)展。4研究的重要內(nèi)容及設(shè)計成果的應(yīng)用價值4.1脈寬調(diào)制的原理與實際應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的措施。通過高辨別率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一種詳細(xì)模擬信號的電平進(jìn)行編碼。其理論根據(jù)是慣性對象脈沖響應(yīng)的“沖量等效”原理：大小、波形不相似的窄脈沖變量，作用于慣性系統(tǒng)時,只要它們的沖量對時間的積分相等,則它們所形成的電流響應(yīng)就相似。因此只要對逆變器的開關(guān)器件進(jìn)行合適的控制，使得每個脈波的平均電壓、脈波寬或占空比按一定的規(guī)律變化，則逆變電路輸出的多脈波電壓就能與正弦電壓等效。PWM控制技術(shù)重要應(yīng)用在電力電子技術(shù)行業(yè),包括風(fēng)力發(fā)電、電機(jī)調(diào)速、直流供電等領(lǐng)域，由于其四象限變流的特點，可以反饋再生制動的能量，對于目前國家提出的節(jié)能減排具有積極意義。其發(fā)展重要集中在：怎樣提高逆變器直流側(cè)電壓運(yùn)用率；在輸出基波電壓不變的前提下，怎樣盡量消除諧波；怎樣改善控制性能；怎樣變化諧波頻譜分布。4.2逆變器波形控制措施通過深入理解逆變器工作原理，研究其波形產(chǎn)生的措施、調(diào)制規(guī)律，以及其波形的評價指標(biāo)。從逆變器波形畸變的原因（死區(qū)效應(yīng)、非線性負(fù)載、不平衡負(fù)載）出發(fā)，分析兩種常見的波形控制措施（反復(fù)控制和瞬時控制）的優(yōu)缺陷，對逆變器波形控制的措施進(jìn)行仿真和分析。4.3比較多種脈寬波形的優(yōu)缺陷PWM波形分為等幅PWM波和不等幅PWM波。由直流電源產(chǎn)生的PWM波一般是等幅PWM波，如直流斬波電路產(chǎn)生的等效直流波；而由交流電源產(chǎn)生的是不等幅PWM波。兩種波形都是基于面積等效原理控制的。通過比較多種脈寬調(diào)制波形的優(yōu)缺陷，尋求高質(zhì)量的脈寬波形，提高逆變器性能。4.4尋求高質(zhì)量脈寬波形的獲得措施通過全面、系統(tǒng)地將多種脈寬波形的優(yōu)缺陷進(jìn)行比較，在充足理解脈寬調(diào)制的原理與實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上，深刻理解脈寬波形質(zhì)量的評價原則，尋求高質(zhì)量的脈寬波形的獲得措施。4.5應(yīng)用價值通過課題的研究與實踐，研究逆變器波形產(chǎn)生的措施、調(diào)制規(guī)律，以及其波形的評價指標(biāo)，對逆變器波形控制的措施進(jìn)行仿真和分析。通過課題的研究與實踐，充足理解脈寬調(diào)制的原理與實際應(yīng)用，加深對脈寬調(diào)制波形質(zhì)量的評價原則的認(rèn)識，尋求高質(zhì)量的脈寬波形的獲得措施。通過課題的研究與實踐，全面、系統(tǒng)地將多種脈寬波形的優(yōu)缺陷進(jìn)行比較，得出規(guī)律性的認(rèn)識。通過課題的研究與實踐，對所學(xué)知識進(jìn)行縱深挖掘，加深有關(guān)知識的理解，對逆變器的輸出電壓的波形、動態(tài)響應(yīng)速度和技術(shù)性能的提高作一定的分析和理解。5工作的重要階段、進(jìn)度（1）秋季學(xué)期第8周接受畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)定及有關(guān)規(guī)定。（2）秋季學(xué)期第9~20周閱讀指定的參照資料及文獻(xiàn)（包括10萬個印刷符號外文資料），基本完畢開題匯報、外文翻譯等任務(wù)。（3）秋季學(xué)期第21周深入修訂完善開題匯報、外文翻譯，使其在內(nèi)容及格式上符合畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范規(guī)定并上交指導(dǎo)教師批閱。（4）春季學(xué)期第1周～第12周完畢畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的所有內(nèi)容。（5）第13周撰寫畢業(yè)論文，完畢畢業(yè)設(shè)計，所有成果交指導(dǎo)教師批閱。（6）第15周畢業(yè)答辯6最終目的及完畢時間研究逆變器波形產(chǎn)生的措施、調(diào)制規(guī)律，以及其波形的評價指標(biāo)，尋求高質(zhì)量的脈寬波形的獲得措施。全面、系統(tǒng)地將多種脈寬波形的優(yōu)缺陷進(jìn)行比較，得出規(guī)律性的認(rèn)識。充足理解脈寬調(diào)制的原理與實際應(yīng)用，深刻認(rèn)識脈寬調(diào)制波形質(zhì)量的評價原則。完畢時間：春季學(xué)期第15周。7既有條件及必須采用的措施既有圖書館可以借閱課題有關(guān)資料，機(jī)房及試驗室可以完畢逆變器輸出波形的仿真與分析。在設(shè)計中必須有嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，認(rèn)真考慮既有條件，充足運(yùn)用好設(shè)備和軟件。8協(xié)助單位及要處理的重要問題本課題的完畢應(yīng)尋求高質(zhì)量的脈寬波形的獲得措施，同步，需要得到指導(dǎo)老師的大力支持和協(xié)助。參考文獻(xiàn)[1]陳堅.現(xiàn)代電力電子技術(shù)[2]孟凡軍，李正熙.基于DSP的一種不對稱規(guī)則SPWM采樣算法.電機(jī)技術(shù).第二期[3]翁利民，劉琨，靳建峰.PWM逆變器輸出對異步電動機(jī)的不利影響及其克制分析.電機(jī)技術(shù).第二期[4]高峻嶺等IPM高智能功率模塊在變頻器中的應(yīng)用.煤礦機(jī)械.11期[5]彭小兵等.基于DSP的SPWM變頻變壓電源的研究.電力電子技術(shù).Vol.38No.2[6]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社.[7]FeiZhangNovelbufferengineering:AconceptforfastswitchingandlowlossoperationofplanarIGBT.MicroelectronicsJournalxx()1–5[8]劉同娟，黃劭剛.電機(jī)技術(shù).第1期

[9]G.Rostagni.Theelectricpowerhandlingfrompresentmachinestofusionpowerstations.FusionEngineeringandDesign74()87–95[10]任先文，張吉.一種基于TMS3202812的交流電機(jī)控制方案的實現(xiàn).Vol.33No.2[11]滕上千子，顧德英.基于DSP的SVPWM實現(xiàn)措施研究.儀器儀表學(xué)報.8月[12]林立等.基于DSP的SVPWM矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)研究.電氣傳動自動化Vol.26