变频电机设计及调速系统研究-外文文献及翻译—--学位论文
16页1、本科生毕业设计(论文)外文翻译毕业设计(论文)题目:变频电机设计及调速系统研究外文题目: Performance Analysis of Z-source Inverter Fed Induction Motor Drive译文题目:Z源逆变器的驱动性能分析 学 生 姓 名: 专 业: 电气工程及其自动化 指导教师姓名: 评 阅 日 期: Z源逆变器的驱动性能分析摘要:本篇论文提出了三次谐波输入逆变器时最大恒定升压控制的仿真及其性能分析,该方法可在固定的调制指数下获得最大的电压升压。Z源逆变器是一种全新的电力转换概念,其主要应用于燃料电池汽车。相比较于传统的逆变器,Z源逆变器有着明显的优势,它可以应用于所有的交/直流转换。并且所有传统PWM调制法都可以应用于Z源逆变器的控制。最大升压控制法通过保持固定的直通占空比消除了电感电流和电容电压的低频脉动,同时减少了开关器件的电磁应力。最大升压法仅适用于相对较高的输出频率,然而最大恒定升压控制法中的Z源网络的设计仅取决于开关频率,而与输出频率无关。在本文中Z源逆变器的升压系数、输出直流线电压、电容电压、输出交流电压、电压增益等参数由调制指数固定
2、的最大升压控制法所确定,并由仿真和实验验证。关键词 传统逆变器,Z源逆变器,升压系数,PWM,三次谐波,电压增益。1. 引言逆变器是直流/交流的转换设备。以直流形式输入的电压或电流被转换为交流电压输出。改变直流输入或改变逆变器增益都可以对输出电压进行控制。传统逆变器广泛应用于工业中的变速驱动及其他场合,根据其输入的不同可分为两种:a电压源逆变器。b电流源逆变器。脉冲宽度调制可以控制逆变器的增益,不同的PWM技术就是用来控制此类逆变器。PWM控制技术还降低了输出信号的谐波失真并且提高了逆变器的性能。三次谐波输入PWM的方法消除了输出波形中的三次谐波分量,而且提供了比常规PWM技术更大范围的调制指数。 这些PWM波形可以通过使用带无源和有源元件的模拟电路产生,也可以由微处理器和微控制器产生4。 图1.传统电压源逆变器图1 显示了传统三相电压源逆变器:一个大电容并联在输入侧的直流电压源上,在电容器两端产生的电压作为三相桥的激励,直流输入可以是电池或燃料电池堆或二极管整流器,也可以是电容。三相桥式逆变电路含六个开关,每一个开关由一个功率晶体管和一个反向并联的二极管提供双向电流流通和反向电压阻断
3、能力。图2为传统电流源逆变器:一个大电感在电源激励下的响应作为直流电流源。电源可以是电池,燃料电池堆,二极管整流器或变频器等。电压源逆变器的三相桥式逆变电路由六个开关组成,每个开关都是一个有反向阻断能力的开关器件例如门极关断晶闸管和可控硅或串联二极管的功率晶体管来实现单向电流流动和双向电压阻断。电压源型逆变器和电流源型逆变器的开关器件的开关时间是通过向控制终端(例如栅极)施加控制电压而进行控制的。图2 传统电流源逆变器传统上,大多数行业的电压源型逆变器和电流源逆变器都是用来进行可调速驱动,但是这些传统逆变器有诸多局限。如下:1) 它们要么作为降压变频器要么作为升压变频器而不能即可升压又可降压,就是说不能使输出电压可以任意大于或小于输入电压。电压源逆变器的输出电压总是小于输入电压,被称为降压逆变器,因此该逆变器需要加入额外的升压电路。而电流输出电压总是大于输入电压源逆变器,被称为升压逆变器,因此需要附加额外的电压调节电路。这样就增加了额外的成本2)电压源逆变器和电流源逆变器的主要桥逆变电路不能互换。换句话说,电压源逆变器主电路不能用于电流源逆变器,反之亦然。3)由电磁干扰造成的电压源逆变
4、器中的直通问题和电流源逆变器的开路问题降低了逆变器的可靠性。电压源逆变器上下两个晶体管不应同时接通,否则会造成击穿,可能会由于电流过大而损坏逆变电路。因此,需要加入死区时间来阻断电压源逆变器的上下开关,而此举会造成波形失真。 4)电流源逆变器在上下两个晶体管的情况下不应同时关闭,否则会引起桥臂开路,由开路引起的电压跌落可能会导致逆变电路损坏。因此在上下设备同时工作的重叠时间内需要进行安全操作,导致波形失真。2 Z源逆变器 新发明的阻抗源电力逆变器解决了传统电压源逆变器和电流源逆变器的所有问题。他被应用于交流直流功率转换。图3显示通用的Z源变流器结构。电源可以是电压源和电流源。图3 Z源逆变器结构Z源逆变器由一种独特的阻抗网络构成,该网络由主电路与电源负载或其他变频器耦合而成,这种特性是传统电压源逆变器和电流源逆变器所不具有的。阻抗网络由两个电感和两个电容彼此连接构成,以如图所示的形式构成二阶滤波网络,两个电感器和电容器的值相等,两个电感可以是两个独立的电感也可以是耦合在同一铁芯的两个电感,由于尺寸和成本的下降,薄膜电容的额定电压和电压等级都可以被确定。2.1 Z源逆变器的PWM控制 传
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