中频逆变器及其直流母线谐波抑制技术研究

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1、硕士学位论文中频逆变器及其直流母线谐波抑制技术研究RESEARCHONMEDIUMFREQUENCYINVERTERANDHARMONICSUPPRESSIONTECHNIQUEOFDCBUS董培俊哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文中频逆变器及其直流母线谐波抑制技术研究硕士研究生：董培俊导师：张继红副教授申请学位：工学硕士学科：电力电子与电力传动所在单位：电气工程系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:TM46U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMEDIUMFREQUENCYINVERTERANDHARMONICSUPPRESSIONTECHNIQUEOFDCBUSCandidate：DongPeijunSupervisor：Asso.Prof.ZhangJihongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerE

3、lectronicsandPowerDrivesUnit：Dept.ofElectricalEngineeringDateofOralExamination：June,2015University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要中频电源由于输出电压频率较高，输出滤波器体积更小，相对于工频电源在功率密度上具有独特优势，因此广泛应用于航天、舰船、铸造等特殊场合。但是相对于工频逆变器而言，带宽提高的需求使得中频电源获得良好的输出性能所需的控制器设计更加困难。

4、同时，当中频电源作为高压直流电源系统的负载，其输出恒压恒频的交流电对负载供电时，逆变器直流母线上谐波电流会对直流系统产生污染。因此，在设计中频逆变器时，必须同时考虑抑制直流母线电流谐波，保证整个用电系统安全可靠。本文首先深入分析单极性SPWM调制时逆变器直流母线输出电流成分，分析了调制度对谐波电流大小及其损耗的影响。针对中频逆变器的特点，选用全桥逆变器作为逆变主电路，建立全桥逆变器的小信号模型，设计基于瞬时值反馈控制的双闭环控制器，并分析闭环系统的稳定性。针对数字控制及输出滤波器引起的相位滞后对中频逆变器的不

5、利影响，电压外环采用具有相位超前补偿功能的PR控制器，提高了系统的输出性能。经过仿真验证，闭环系统动态响应速度快，稳态精度得到改善。针对逆变器直流母线电流谐波，重点研究一种交错工作于Boost-Buck模式的直流有源滤波器电路，详细分析其谐波抑制原理，设计主电路参数，建立电路的小信号模型。最后，对直流有源滤波器进行补偿器的设计，并在Simulink平台中搭建系统闭环仿真模型，仿真分析直流有源滤波器对于直流母线谐波电流的抑制效果。基于上述理论分析与仿真验证，搭建中频逆变器以及直流有源滤波器实验原理样机，选用TM

6、S320F28035DSP作为系统控制芯片，进行实验验证所设计的系统性能。关键词：中频逆变器；母线电流谐波；双闭环控制；电力有源滤波器；Boost-Buck变换器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDuetothehighoutputvoltagefrequencyandsmalloutputfilter,mediumfriquencypowersupplyhasauniqueadvantageinpowerdensityoverpowerfrequencyinverter,soitiswid

7、elyusedintheareaofaviation,vessels,castingandotherspecialoccasions.However,comparedwithpowerfrequencyinverter,therequiermentofimprovingbandwithmakesthecontroller,whichcanmakemediumfrequencyinverterachievegoodoutputperformance,moredifficult.Atthesametime,asl

8、oadofhighvoltageDCpowersystem,theDCbusofinverterwillbeconsistedofdifferentkindsofharmoniccurrents,whichwillcausepollutiontotheDCsystem.Therefore,inordertoreducethedamageofharmoniccurrents,harmonicsuppr