毕业论文课题相关文献综述
1 本课题研究背景、目的及意义
电力电子技术诞生以来,使电气工程、电子技术、自动化技术等领域发生了深刻变化,同时以迅猛的速度发展着其应用范围也不断扩展。由于电力电子技术的发展,逆变器的应用深入到各个领域,在应用中一般要求逆变器具有高质量的输出波形。逆变器输出波形质量主要包括两个方面:一是稳态精度高;二是动态性能好。因此研究既简单又具有优良动、静性能的逆变器控制方案,一直是电力电子领域的研究热点问题。现如今,逆变器的应用非常广泛,在已有的各种电源中,蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源,当需要这些电源向交流负载供电时就需要逆变。另外,交流电机调速变频器、UPS、感应加热电源等使用广泛的电力电子装置,都是以逆变电路为核心。
2 本课题国内外研究现状和发展趋势
不论在全世界还是我国,电力电子技术已造就了一个很大的产业群,如果再考虑到电力电子技术相关的上游产业和下游产业,这个产业群就更加庞大了。电力电子技术在世界范围内已有较长的发展历史,由于它对生产的明显作用,如优化性能和节能等,世界各国都很重视这一技术,因而发展速度很快。至1980 年,传统的电力电子器件已由普通晶闸管衍生出了快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管,同时各类SCR 的性能也有很大改善。80 年代以来,微电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的功率集成器件,从而使电力电子技术进入了新的发展阶段。目前电力电力技术正朝着高频化、模块化、多功能化、控制技术数字化方向发展。在电力电子应用中,逆变电源其用途最为普遍。通常我们把将直流电变成交流电的过程叫做逆变,完成逆变功能的电路称为逆变电路,而实现逆变过程的装置叫做逆变器。若按直流电源的性质来分类,逆变器可分为电压型逆变器和电流型逆变器。
3 逆变器的发展概况及现状
逆变器出现于电力电子技术快速发展的20世纪60年代,逆变器的发展是和电力电子器件的发展紧密地联系在一起。20世纪50年代,第一只晶闸管问世标志着电力电子这门新科学的诞生,逆变器继整流器之后才开始发展,首先出现的是可控硅SCR电压源型逆变器。1961年,W.McMurrav与B.D.Bedford研究出了改进型SCR强迫换向逆变器,为逆变器快速的发展奠定了基础。
1961年A.Schonung和H.Stemmler等人将通信系统调制技术应用到逆变器控制系统中。1962年,A.kernick提出了谐波中和消除法,标志着正弦波逆变器的第一次研制成功。1963年,F.G.turnbull提出了特定谐波消除法,为后来的优化PWM法奠定了基础。由于当时功率开关器件的速度慢而未得到大规模应用,此后,各种不同的控制策略控制技术相继出现,例如空间矢量PWM即SVPWM、随机PWM、电流滞环PWM等,成为高速器件的主流控制方式。
目前逆变器主要用于两类工业功率控制装置中:一是恒压恒频逆变器,主要用于UPS 电源、航空机载电源和机车辅助电源等应用场合。
4 MATLAB的应用
MATLAB是一种适合多科学多工作平台的大型软件,应用领域广泛。MATLAB包含两部分,核心部分和各种可选的工具箱。其工具箱又分为两类,功能性工具箱和科学性工具箱。SIMULINK工具箱是系统仿真工具箱,是一个动态系统的仿真环境,主要用于动态系统的仿真。它提供了丰富的模型库(方块图)供用户仿真使用,系统的仿真过程直观,无需进行编程。通过MATLAB软件生成的单相逆变器框图进行仿真,并通过调整直通矢量所占的比重得到了幅度可调的电压波形。SIMULINK仿真包括两个阶段;初始化阶段和模型执行阶段。在初始化阶段主要完成以下工作:
(1)模型参数传给MATLAB进行估值,得到的数值结果将作为模型的实际参数;展开模型的各个层次,每一个非条件执行的子系统被它包含的模块所代替;模型中的模块按更新的次序进行排序;决定模型中有无显示设定的信号属性;决定所有无显示设定采样时间的模块的采样时间;分配和初始化用于存储每个模块的状态和输入当前值的存储空间。完成这些工作后就可以开始仿真了。
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