基于SPWM控制的逆变稳压电源研究-开题报告

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名： 学 号：学 院 、 系 ： 信息与通信工程学院电气工程系专 业 ： 电气工程及其自动化论 文 题 目 ： 基于 SPWM 控制的逆变稳压电源研究指 导 教 师 : 年 月 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册） 。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则 的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如 0201140102） ，不能只写最后 2 位或 1 位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004 年 3 月 15 日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述1.1 本课题研究的背景和意义电源是位于市电(单相或三相)与负载之间的，给负载提供电能的供电设备，是现代工业的基础。目前电源技术己逐步发展成为一门多学科的综合性技术学科，它为现代通讯、电子仪器、现代工业、计算机领域、电力工程、国防及某些高新技术提供高效率、高质量、高可靠性的电源。传统的交流稳压电源基本都属于耗能型 1。在二十世纪末，由于电力电子技术和半导体器件的飞速发展和逆变技术在电源中的广泛应用，推动了逆变式电源的发展，源源不断地为稳压电源的发展注入新的生机和活力 2。目前,逆变电源大多采用正弦波脉宽调制(SPWM)技术,其控制电路大多采用模拟方法实现。模拟控制技术虽然已经非常成熟,但存在很多缺点如：控制电路的元器件多,电路复杂,体积较大,灵活性不够等 11。为了弥补传统逆变电源无法克服的缺点问题，数字化来控制逆变电源越来越被人们所应用，提高了逆变电源的灵活性和输出波形的可靠性，故逆变电源逐渐向数字化发展。为了不断改善逆变器输出性能，人们发现了多种逆变器控制方法，常见的有：电压瞬时值控制、电流滞环控制 15,16、电流预测控制、鲁棒控制 3、重复控制 4,5、滑模控制6及 SPWM 电流控制等。 就各种逆变器控制方法的特点来看，基于 SPWM 的电压电流双环逆变器控制是一种较好的控制方法 7,8。SPWM 根据采样控制理论的重要原理 9,通过按一定的规律控制开关元件通断，来获得等幅不等宽的矩形脉冲波形。因而 SPWM 在逆变电源中的应用保证了逆变电源的灵活性和可靠性。逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。逆变电源出现于力电子技术飞速发展的 20 世纪 60 年代，到目前为止，它已经历了三个发展阶段。第一代逆变电源是采用晶闸管作为逆变器的开关器件，称为可控硅逆变电源。可控硅逆变电源的出现虽然可以取代旋转型变流机组，但由于晶闸管是一种没有自关断能力的器件，因此必须增加换流电路来强迫关断晶闸管，但换流电路复杂、噪声大、体积大、效率低等原因却限制了逆变电源的进一步发展。第二代逆变电源是采用自关断器件作为逆变器的开关器件。自 20 世纪 70 年代后期，各种自关断器件相运而生，它们包括可关断晶闸管、电力晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等。绝缘栅双极型晶体管逆变电源已成为中小型逆变电源的主流第二代逆变电源在控制上普遍采用带输出电压有效值或平均值反馈的 SPWM 控制技术。第三代逆变电源采用了实时反馈控制技术，使逆变电源的性能得到提高。实时反馈控制技术是针对第二代逆变电源对非线性负载的适应性不强及动态特性不好的缺点提出来的，它是近十年来发展起来的新型电源控制技术，目前仍在不断地完善和发展之中，实时反馈控制技术的采用使逆变电源的性能有了质的飞跃。实时反馈控制技术多种多样，主要有以下几种 18,19,20,21：重复控制；谐波补偿控制；无差拍控制；单一的电压瞬时值控制；带电流内环的电压瞬时值反馈控制。其中以第五种控制方法因实现方便，逆变电源动态性能优越和对负载的适应性强等优点而被广泛采用。1.2 本课题国内外的研究现状1.2.1 国外研究现状国外 MITEL 公司推出的一种专用于三相 SPWM 波发生和控制的集成芯片 SA8281，该SPWM 波形发生器与微处理器接口方便，内置波形 ROM 及相应的控制逻辑，设置完成后可独立产生三相 SPWM 波形，只有当输出频率或幅值等需要改变时，才需微处理器的干预，微处理器只用很少的时机去控制它，因而有能力进行整个系统的检测、保护、控制等。因此基于 SPWM 控制的逆变稳压电源得到了很好的发展研究 17。在国外，并网型逆变器已经可以作为比较的成熟的产品推向市场，像德国著名电气企业西门子就推出了很多具有市场化的产品，而且除欧洲的科技强国外，像美国，日本等国家已经实现了并网逆变器的产品化。现在逆变器的最大功率跟踪以及逆变环集成的单级量变换上，以及成为了研究的热点问题。类似于小功率的逆变器开发已经越来越受到人们的重视，而在这些小功率逆变器中，其控制电路主要采用数字控制，系统的安全性，可靠性以及扩展性，同时将各个完善的保护电路考虑其中。1.2.2 国内研究现状国内逆变电源中大部分采用的都是逆变器-工频变压器-滤波器的结构，使电源体积变大，难以满足现代电源对高密度，高效率，高可靠性的要求。因此高频开关技术在实现电源的小型化，无噪声化中得以广泛应用。减少了逆变电源的体积以及成本，是国内研究的热点。目前国内研制的交流稳压电源，按其工作原理来划分，可以分成四类 4，以下是其中两类：第一类是参数调整(谐振)型。以 LC 串联谐振原理为基础实现稳压。这种稳压电源有以下优点：可靠性高(无电子器件、结构简单)、抗高能干扰、无输出过电压、输入电压范围宽、响应时间短、过载能力好、可以做成大功率电源设备，缺点是：笨重、耗材多、价格高、生产一致性差、功率因数及效率低、负载效应差、频率效应差、输出失真大、温升高、噪声大。第二类是自耦(变比)调整型。以自耦变压(调压)器为基础实现稳压功能。优点是：输入电压范围可以做得较宽、输出与输入电压波形、相位一致、整机效率高、负载适应性好、容易制作成本低、可做成大功率补偿型，其缺点是：工作寿命短，响应时间长，适用于对响应时间没有要求的设备。参考文献：1 张乃国.实用电源技术手册:交流稳定电源分册M.沈阳:辽宁科学技术出版社,1994:1-42 朱磊,侯振义等.电力电子技术的发展及应用J.电源世界,2008,(6):21-23 3 CHEN Y K，WU T F，WU Y E，et al.A current-sharing control strategy for paralleled multi-inverter systems using microprocessor based robust controlJ.Electrical and Electronic Technology,2001. 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Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,2