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简论变频器能量回馈型交流电子负载技巧

收藏本文 2024-03-07 点赞:5469 浏览:15996 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:各种交流电源装置(像交流稳压电源、交流UPS、变频器等)在出厂时都要进行严格的老化实验(24-72小时)和相关的动态、稳态带载实验,现有的利用大电阻负载放电和能耗型交流电子负载来老化的方式,由于没有能量回馈功能,会耗费大量电能,与当前建设节约型社会相悖。出于节约能源、降低散热等方面考虑,本论文探讨了一种带能量回馈功能的交流电子负载,它既能达到模拟真实阻抗负载放电效果,又能将老化测试能量回馈电网,实现能源的再生利用。本论文针对某型变频器,浅析其测试时所需负载的特性要求,介绍了能馈型交流电子负载的工作原理,提出带有中间直流环节的AC-DC-AC的电子负载拓扑结构,在此基础上对构成电子负载系统核心的三相VSR进行了深入浅析,建立其在三相静止坐标系(abc)、两项静止坐标系(αβ)、两相旋转坐标系(dq)下的数学模型。然后还对变频器老化测试环境中所需的LC滤波器进行设计。根据系统工作原理和运转规律,按制约方式将电子负载区分为负载模拟单元和能量回馈单元。负载模拟单元采取直接电流环单制约方式以充分保证电流的跟踪精度及速度;能量回馈单元采取传统的电压电流双闭环制约方式,保证直流电压的稳定和电流单位功率因数回馈电网;同时两个制约单元都采取了SVPWM算法来解决开关频率不固定,需要较高的AD采样频率等不足。接着,根据所设计的拓扑结构及相应制约方式,在Matlab/Simpnk2010b仿真环境下搭建电子负载的仿真模型,整定各环制约器参数,并对电子负载的功能实现进行了仿真,结果验证了所设计电子负载可以在完成负载特性模拟的同时将能量回馈电网。基于工程实现的需要,还设计了电子负载的具体启动历程,并在仿真中加以验证。本论文设计了电子负载中能量回馈单元的样机系统,以三菱功率模块PS21867为功率驱动核心,德州仪器(TI) TMS320F2812系列DSP为制约核心,分别设计了功率板和制约板电路。给出了交流侧电感和直流侧电容设计策略及主电路中的进线熔断器和功率器件选型。然后采取模块化编程思想,编写了制约程序,包括主程序、电网电压过零检测子程序、T1中断怎么写作子程序、AD中断怎么写作子程序,故障响应中断处理程序的设计。最后,搭建相关原理样机,给出实验波形,完成了电子负载功能实验验证。关键词:变频器老化论文负载模拟论文能量回馈论文交流电子负载论文三相VSR论文SVPWM论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-13

    第一章 绪论13-18

    1.1 课题探讨的背景及作用13-14

    1.2 电子负载的探讨近况14-17

    1.2.1 直流电子负载14

    1.2.2 能耗型交流电子负载14-15

    1.2.3 能量回馈型交流电子负载15-17

    1.3 本课题探讨内容17-18

    第二章 交流电子负载的拓扑结构与基本原理18-32

    2.1 交流电源装置老化测试要求18

    2.2 交流电子负载的基本原理和拓扑结构18-20

    2.2.1 交流电子负载的基本原理18-19

    2.2.2 主电路拓扑结构19-20

    2.3 三相VSR的工作原理和数学模型20-26

    2.3.1 三相VSR的工作原理20-22

    2.3.2 三相VSR的数学模型22-26

    2.4 变频器输出LC正弦滤波器设计26-31

    2.4.1 谐波特性浅析26-27

    2.4.2 RLC二阶低通滤波器的滤波特性27-28

    2.4.3 滤波器元件参数选择28-29

    2.4.4 滤波器设计仿真29-31

    2.5 本章小结31-32

    第三章 能量回馈型交流电子负载制约对策32-54

    3.1 三相VSR制约回路设计32-36

    3.1.1 电流内环PI调节器设计32-35

    3.1.2 电压外环制约系统设计35-36

    3.2 三相VSR空间矢量调制对策36-42

    3.2.1 空间矢量调制原理36-38

    3.2.2 空间矢量调制算法实现38-42

    3.3 负载模拟单元制约策略42-43

    3.4 能量回馈单元制约策略43-44

    3.5 仿真验证44-53

    3.5.1 电子负载功能仿真44-49

    3.5.2 启动历程浅析和仿真49-53

    3.6 本章小结53-54

    第四章 能量回馈型交流电子负载的硬件和软件设计54-70

    4.1 交流电子负载的硬件系统构成54-55

    4.2 主电路设计55-62

    4.2.1 交流侧电感值设计55-59

    4.2.2 直流侧电容值选取59-61

    4.2.3 功率器件的选择61-62

    4.2.4 进线熔断器62

    4.3 检测及制约电路设计62-66

    4.3.1 过零检测电路设计62-63

    4.3.2 采样调理电路设计63-64

    4.3.3 相序和缺相检测电路设计64

    4.3.4 DSP制约电路设计64-65

    4.3.5 驱动及保护电路设计65-66

    4.4 软件设计66-69

    4.4.1 主程序设计67

    4.4.2 中断怎么写作子程序67-69

    4.5 本章小结69-70

    第五章 系统调试及实验验证70-77

    5.1 功能模块调试70-73

    5.1.1 过零检测电路70-71

    5.1.2 死区设置71

    5.1.3 AD采样71-72

    5.1.4 SVPWM算法验证72-73

    5.2 电子负载功能实验验证73-76

    5.2.1 负载特性模拟实验73-74

    5.2.2 直流测电压环实验74-75

    5.2.3 能量回馈电网实验75-76

    5.3 本章小结76-77

    总结与展望77-79

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