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润生介绍一种多功能逆变山西干式变压器的设计与证实

作者:山西润生干式变压器厂  来源:http://shanxi.lcsrw.com/  发布时间:2019-01-14
润生介绍一种多功能逆变山西干式变压器的设计与证实

摘要:随着现代科技的发展,逆变山西干式变压器广泛应用于各行各业。本文提出了一种多功能逆变山西干式变压器的设计。主电路采用二重级联单相全桥逆变器,主逆变器一直工作,当参考信号为突变信号,从逆变器立刻配合主逆变器工作,实现输出电压波形精确跟踪。控制部分是加入微分环节的滞环控制,根据参考信号变化的快慢,改变滞环宽度干式变压器,动态响应好,精确度高,完全数字化控制。使用Matlab仿真,仿真结果证实根据主电路和控制设计的多功能逆变山西干式变压器是可行的。

  1 、引言

  随着现代科技的发展,逆变山西干式变压器广泛应用到各行各业,进而对其性能提出了更高的要求。传统的逆变山西干式变压器多为模拟控制或数字相结合的控制系统。好的逆变山西干式变压器电压输出波形主要包括稳态精度高,动态性能好等方面[1]。目前逆变器结构和控制,能得到良好的正弦输出电压波形,但对突变较快的波形,效果不是很理想。

  函数信号发生器,是实验教学中常用的设备。能产生不同频率和电压等级的波形:方波信号,三角波,正弦信号波形。近年兴起的一种新的DDS技术,即直接数字频率合成技术。但是他们都为小信号波,没有功率输出,不能带一定的负载。

  本文提出的多功能逆变山西干式变压器,主电路采用二重单相全桥逆变器结构,输出的电压波形对给出的参考波形跟踪,有功率输出,能带一定的负载。控制采用加入微分环节的滞环控制,完全实现数字化控制。

  2 、主电路设计

  多功能逆变山西干式变压器原理如图1,有两部分组成:主电路和控制部分。其中主电路的参考信号,可以与计算机通信或者其他电路得到。

  

  图1 多功能逆变山西干式变压器原理

  在主电路的设计上借鉴了多重逆变器结构,采用了二重单相全桥逆变器连接[2]。原理图如图2。两个逆变器侧电压不相同,主逆变器的侧电压为Udc,从逆变器的侧电压为3Udc。输电电压波形共有9个电平组成:±4Udc,±3Udc,±2Udc,±Udc,0。由于输出电平的数量多于单个逆变器,输出波形较好。主逆变器工作为较率,从逆变器工作频率较低,极大的降低损耗。在参考波形变化缓慢阶段,只需要主逆变桥工作,就能很好的跟踪参考信号;当参考信号变化相当快速的时刻,需要辅助逆变桥和主逆变桥同时工作,快速精确跟踪参考信号。

  图2 二重级联单相全桥逆变器拓扑

  3 、控制设计

  在控制部分采用滞环完全数字化控制。滞环控制响应速度快、准确度较高、跟踪精度高,输出电压不含特定频率的谐波分量等特点,能够使用DSP实现数字化控制[3]。对于主电路的主逆变器和从逆变器采用滞环控制[4]。

  图3 滞环控制原理

  如图3所示,主的滞环宽度为h,从管的滞环宽度为hs,且hs>h。主逆变器一直工作,管V1和V4;V2和V3交替导通关断。从逆变器有三种工作状态。在t1~t2时刻,误差电压并没有超过从逆变器的滞环宽度,只需要主逆变器工作,四个管都关断;在t3时刻,误差电压△u>hs,管VS2和VS3导通,管VS1和VS4关断;t4时刻误差电压-△u<-hs管VS1和VS4导通,管VS2和VS3关断。

  考虑到跟随突变信号时跟随困难的情况,在滞环控制器前引入了微分环节,如图4所示,以改善跟随效果[5][6]。

  图4 带微分环节的滞环控制

  引入微分环节后,根据图1和图2所示,对主逆变器滞环控制策略为:

  式中:T为微分时间常数。

  上述不等号取等号情况,则实际环宽h′为:

  当稳态或者电压变化率不大时微分环节很小,可忽略,h′较大;当电压突变时微分环节将很大,不能忽略,h′较小,u迅速跟踪Uref。加入微分环节实际上就是改变滞环宽度。从逆变器滞环控制也采用相同原理。

  4、 仿真

  利用Matlab,根据所提出主电路和控制设计建立模型。对图1的二重级联单相全桥逆变器进行仿真,负载为阻感型。

参考信号为正弦波,周期T为0.02s,最大值为50V。输出电压波形如图5所示。

  图5 参考信号为正弦波输出电压 信息请登陆:输配电设备网

  参考信号为三角波,电压最大值为70V,输出电压如图6所示。

  图6 参考信号为三角波输出电压

  从图5和图6看出,当参考信号为变化不是很快的正弦波和三角波信号时,逆变山西干式变压器的输出电压能精确跟踪。

  参考信号为阶梯波,输出电压波形如图7所示。

  图7 参考信号为方波输出电压

  参考电压信号为方波时,电压值为70V。输出电压波形如图8所示。   

  图8 参考信号为方波输出电压

  当参考信号为阶梯波或方波,方波和阶梯波有突变时刻,逆变山西干式变压器的输出电压也能很好跟踪参考信号。从图7和图8看出,输出电压是质量很好的阶梯波和方波,可作为电压源使用。

  5、 结论

  多功能逆变山西干式变压器,主电路采用二重级联单相全桥逆变器结构,输出的电压波形对给出参考波形跟踪,有功率输出,能带一定的负载,可直接作为电压源使用。控制采用加入微分环节的滞环控制,完全实现数字化控制。最后通过Matlab仿真,证实设计的多功能逆变山西干式变压器是可行的。

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