先進(jìn)交流調(diào)壓技術(shù)研究

1.63萬字
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摘要 電能在人類生產(chǎn)和生活中處于重要地位。如何合理、高效、精確和方便地利用電能仍然是一個(gè)重要問題。對各種各樣的功率控制裝置提出的技術(shù)要求中，除了穩(wěn)定性、可靠性、精確性、高效率等方面的要求外，小型化和輕量化也是十分迫切的需求。目前解決的主要手段有高頻化、元器件和結(jié)構(gòu)的小型化。采用電力電子技術(shù)的功率控制裝置給電能的利用帶來了革命。
在電力電子調(diào)壓電源中目前主要應(yīng)用晶閘管相控調(diào)壓，由于采用了周期相控技術(shù)，其響應(yīng)時(shí)間可以小于一個(gè)電網(wǎng)電壓周期。但是其輸出電壓和電流的諧波含量較高，需要較大的濾波環(huán)節(jié)，并且輸入功率因數(shù)較低。從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，數(shù)字式控制對提高電力電子器件的抗干擾性能、靈活控制性等方面有著顯著的特點(diǎn)，數(shù)字式交流調(diào)壓的研究受到人們的廣泛關(guān)注。同時(shí)，法國Bernard Bonnefond廠商研發(fā)了Varivolt變壓器來進(jìn)行交流調(diào)壓，使得效率大于98%、高功率因數(shù)、不添加諧波電源。
本文首先從理論方面介紹了相控調(diào)壓和斬波調(diào)壓的原理，并通過對兩者輸出電壓諧波的分析對比了這兩種調(diào)壓方式，之后針對原理提出了本課題使用的主電路方案。隨后主要介紹了數(shù)字交流調(diào)壓的控制方案的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)電壓、電流過零點(diǎn)檢測和過電壓保護(hù)。最后通過Matlab/simulink進(jìn)行仿真，觀察輸出波形，得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞： 交流調(diào)壓 相控調(diào)壓 斬控調(diào)壓 諧波分析 有載無極調(diào)壓


The Research on Advanced Ac-voltage regulation technology
Abstract Electric energy is one of the most important energy for the human production and life.Reasonable，efficient，accurate and easy to use electric energy is still a major problem.Stability，reliability，accuracy and efficiency are important for power supply，but small size and light weight are also very pressing needs.At present，high frequency，small components and structures is the primary mean to solve the problem.Power electronics technology in the power supply brings a revolution in the use of electric energy.
The technique of phase-control AC voltage regulator has a faster response time，which is less than a cycle voltage power.But the output voltage and current contains a lot of harmonic，so it requires a larger capacity filter and has low power factor.All-digital control has significant features for improving the performance of power electronic devices， such as strong anti-disturbances， flexible control and so on， the research of all-digital AC voltage regulator is got more and more attention.For the past few years，french’s Bernard Bonnefond manufacture Varivolt transformer which has the advantages of efficiency over 90%，high power factor and no harmonic source.
First，we compared and analyzed harmonic of the Phase voltage regulator and the voltage regulator with chop-control，and proved the advantage of the voltage regulator with chop-control，and analyzed the principle of voltage regulator.After that，the paper designed the main circuit.At last，I use matlab/simulink to observe the output and draw a conclusion.
Key words: AC voltage regulation phase shift modulation chop-control harmonic analysis On-load automatic regulating


目錄
第一章 緒論 3
1.1交流調(diào)壓器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2交流調(diào)壓器的發(fā)展方向 4
1.2.1向高電壓，大容量方向發(fā)展 4
1.2.2 向智能化，數(shù)字化方向發(fā)展 4
1.2.3 向抗干擾，凈化電源方向發(fā)展 5
1.2.4 應(yīng)用新器件、新原理、發(fā)展新型功率控制器 5
1.3 電力電子技術(shù)在交流調(diào)壓領(lǐng)域的應(yīng)用 5
1.4 課題研究的目的和意義 6
1.5本課題所做的工作 6
第二章 交流調(diào)壓器的原理及控制電路 7
2.1斬控式交流調(diào)壓器與相控式交流調(diào)壓器的比較 7
2.1.1相控式交流調(diào)壓器原理 11
2.1.2模擬相控式交流調(diào)壓電路輸出電壓的諧波分析 11
2.1.3數(shù)字?jǐn)乜厥浇涣髡{(diào)壓器原理 12
2.1.4數(shù)字?jǐn)乜厥秸{(diào)壓器輸出電壓的諧波分析 13
2.1.5 模擬相控式與數(shù)字?jǐn)乜厥降膶Ρ确?…………………………………………16
2.2 Varivolt變壓器調(diào)壓的電路原理 ……………………………………………………16
2.3 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇 ……………………………………………………………16
2.3.1 單管雙向電子開關(guān)斬控式交流調(diào)壓電路 ……………………………………17
2.3.2單管反串聯(lián)雙向電子開關(guān)斬控式交流調(diào)壓電路………………………………18
2.3.3雙開關(guān)斬控式交流調(diào)壓電路……………………………………………………19
第三章 數(shù)字式交流調(diào)壓的控制方案的設(shè)計(jì)…………………………………………20
3.1 Dspic30f6014a單片機(jī)主要功能 …………………………………………………20
3.2 電壓電流過零檢測電路 ……………………………………………………………22
3.2.1輸入捕捉模塊介紹………………………………………………………… 22
3.2.2 電壓過零點(diǎn)檢測電路 ………………………………………………………24
3.2.3電流過零點(diǎn)檢測電路 25
3.3 繼電保護(hù)輸出電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………26
3.4輸出濾波器設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………27
3.5系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)　……………………………………………………………………29
第四章 仿真模型的搭建及仿真結(jié)果 …………………………………………………32 4.1 matlab/simulink仿真模型的搭建 ………………………………………………32
4.2 晶閘管觸發(fā)信號波形 33
4.3 交流調(diào)壓電路輸出波形 34
結(jié)論 36
致謝 37
參..