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上海伊誊实业有限责任公司
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单相数码发电独立供电系统的研究
2017-7-17 阅读(114)
传统的小型发电机产品,主要采用低速发动机带动一个工频输出发电机,直接输出所需要的电源。这类系统发动机工作转速低,体积大,难以便携化;不同工况下的输出电压、输出频率的稳定性差,不能满足高电能质量要求。随着电力电子与信息电子产业的快速发展,出现了数码发电系统。由于整体性能的改善,为便携式发电设备提供了广阔的市场,也对供电系统在小型化、性能可靠性以及电能质量等方面提出了更高的要求。
数码发电系统是汽(柴)油发电机组与电力电子变换器的结合,采用整流逆变技术,提高输出直流或交流电压的供电质量。传统数码发电系统通常采用“交-直-交”两级变换,前级采用二极管不控整流器,后级采用电压源逆变器,中间环节需要采用阻抗变换器或DC-DC变换器。根据定子绕组发电状况或逆变器输出电压状况设计电子调速器,用来控制步进电动机调节喷嘴的开度,从而控制燃油发电机的输出功率,然后经过电力电子变换器,输出满足要求的高质量交流或直流电能。数码发电系统虽然已经取得了长足的进步,但是仍然有许多问题有待研究。
从电控的角度包括:
(1)电力电子变换器的结构与算法需要改进;
(2)发电机的效率和机械特性需要改进;
(3)为提高可靠性,用电端与发电端解耦,等等。基于以上考虑,本课题以1.0kW小型汽油数码发电机系统为研究对象,设计出新颖的电力电子变换器,预期改善上述问题。
1.给出和分析了小型汽油数码发电机系统的电力电子变换器结构,分析了该电路的可行性和由此带来的益处,如定子电流正弦化可以提高发电机的机械特性等,进而制定了各部分的研究内容和研究目标,以完成额定功率1.0kW,输出单相交流220V/50Hz的电源的设计;
2.理论分析和仿真验证了单周期交错并联有源PFC的均流控制算法;提出了一种无需检测交流电压的单相有源PFC的控制算法,同样进行了仿真分析;分析了前级单相有源PFC的直接运算控制算法的工作原理,在仿真的基础上,进行了较为全面的分析,完成了PFC功率电路设计,并以DSP TMS320F2808核心,扩展相应外围电路(检测电路、控制电路、驱动电路,保护电路等),进行实验验证,取得了较好的效果;
3.分析并仿真验证了全桥逆变-全桥整流DC-DC变换器的逆变器部分无相移调制算法和移相调制算法。作为中间变换器,可以调整前级电路与后级电路之间的电压,提高了数码发电机系统的可用性;
4.理论分析了单相电压源逆变器的单周期控制算法,该算法完成了调制与控制的有机结合,可以获得更的输出电压波形,带载能力更强,仿真取得了较好波形。
5.分析了小型汽油数码发电系统的电子调速控制器模型,包括整个控制系统结构(电控部分与机械部分)、PID控制器设计等。
