低输入电压逆变装置的研究与设计.pdf

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4、．策满＾以城線站麟学校代码10709中图分类号TM464UDC密级：□公开□保密硕士学位论文（专业学位）论文题名:低输入电压逆变装置的研究与设计研究生：张亚林学号：2012347导师（校内）：宋连庆（副教授）导师（校外）：薛红伟（高级工程师）学院：电子信息学院专业领域：控制工程申请学位：工程硕士答辩委员会主任委员：答辩日期：2015年9月13日低输入电压逆变装置的研究与设计摘要：本课题来源于西安XX公司的油田数字化设备控制系统研发项目，本人主要负责其中的低输入电压逆变部分的研发工作。由于某油田的采油系统需要升级，原有的供

5、电电路的工作状况不能满足数字化系统对工频交流电压稳定度的要求，为解决这个问题就要对现场的交流电进行稳频稳压处理。直接的交-交稳压电路效率低、谐波污染严重、工作稳定性不好，因此本文利用成熟、可靠、稳定性好的间接的交-直-交变流方式进行稳压。稳压过程为先将现场交流电整流成稳定的直流电，再将直流电逆变成稳定的工频交流电。为使整流电路又能作为单独的24V直流稳压电源使用，逆变部分的直流输入就为24V，本文主要研究和设计后半部分的24V低输入电压逆变。本文通过对逆变电路结构和原理的分析实现了对低输入电压逆变装置的设计。一，变压器是

6、影响逆变器效率的最主要因素，本文中为使输入的24V直流电压升为380V的高压直流电，采用两级BOOST电路来实现，无变压器的升压电路大大减小了电路损耗、提升了效率、且减轻了装置的重量和尺寸。二，逆变部分采用SPWM倍频调制法，由此得到的SPWM波频率为载波频率的二倍，这种调制方式不仅使开关损耗降低一半，开关管成本降低，散热器体积也会减小，同时对输出滤波器的设计也十分有利。三，系统控制方式采用在稳定性和动态性方面都优于单闭环控制的双闭环数字式PID控制方式，并对数字PID的控制方式进行变积分和控制动作死区的改进，改进后的数

7、字式PID控制方式控制效果更优。四，SPWM信号、AD采样、数字式PID运算全部利用高性价比的微控制器C8051F020实现，并利用软件解决最小脉宽问题，实现数字滤波功能。这使系统的可靠性和精度得到很大提升，系统硬件电路的复杂度也得以简化。针对本文所设计的系统搭建基于物理模型的仿真平台，根据仿真结果进一步对系统的设计进行优化，减少实验过程中的工作量。最后制作实验样机，通过整机实验调试，得出了符合指标要求的实验波形，验证了本文设计方案的可行性及理论分析的正确性。目前该逆变装置已经投入使用。图56幅，表1个，参考文献57篇。

8、关键词：DC-DC-AC；SPWM倍频调制；控制策略；LC低通滤波中图分类号：TM464ITheResearchandDesignofLowInputVoltageInverterAbstract:Thissubjectcomesfromxi'anXXcompany'sresearchanddevelopmentpr