陀螺仪中频逆变电源特定谐波消除技术研究

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1、上海交通大学硕士学位论文陀螺仪中频逆变电源特定谐波消除技术研究硕士研究生：林鋆各学号：1110109175导师：王俊雄副教授申请学位：工程硕士学科：船舶与海洋工程所在单位：船舶海洋与建筑工程学院答辩日期：2014年1月授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterStudyonSelectedHarmonicEliminationTechniqueformediumfrequencypowerinverterofagyros

2、copeCandidate：LINJungeStudentID:1110109175Supervisor：Prof.WANGJunxiongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ShipandOceanEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitecture,CivilandOceanEngineeringDateofDefence：Jan,2014Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTon

3、gUniversity万方数据上海交通大学硕士学位论文陀螺仪中频逆变电源特定谐波消除技术研究摘要40V/500Hz中频逆变电源是某舰船陀螺仪必不可少的供电设备，要求电压、频率稳定，输出正弦波质量高。必须采用具有恒压恒频特性的逆变电源，来保证达到输出高质量交流电压的目的。谐波的存在容易导致有害力矩的产生，这将会对负载和逆变器本身造成严重的不稳定影响。为了减小逆变器的输出谐波，获得高质量的正弦波，本文研究了特定谐波消除技术在PWM(PulseWidthModulation)逆变器中的应用。首先，介绍了PWM波形的生成原理，以及几种常用的逆变器PWM技术

4、：SPWM技术、随机PWM技术和特定谐波消除PWM技术。通过对这几种逆变器PWM技术特点的对比分析，说明采用特定谐波消除PWM技术，能够在较低的开关频率内输出最佳的电压波形，电压利用率高，具有一定的优越性和实用性。其次，建立了特定谐波消除PWM的数学模型，针对使用牛顿迭代法求解特定谐波消除PWM的数学模型时，对迭代的初始值要求较高，所以采用大范围快速收敛同伦算法来解决这一问题。通过采用两种方法求解转换角非线性超越方程组的对比，证明了同伦算法的优越性。同时，考虑到同伦算法求解精度不高，提出将牛顿迭代法和同伦算法相结合的同伦牛顿算法运用到转换角非线性方

5、程组的求解中。再次，对双极性单相的特定谐波消除PWM逆变器进行了仿真，分析了其输出电压波形以及频谱分布。考虑到降低在硬件实现难度的问题，通过研究转换角的分布规律，提出了窄脉冲直接判断省略的优化方法，并通过仿真进行分析验证。同时，对三相逆变器采用SPWMI万方数据上海交通大学硕士学位论文调制与特定谐波消除PWM调制的谐波进行了仿真对比分析。最后，针对特定谐波消除PWM技术只需消除高次谐波的要求，研究了滤波器参数对逆变器性能的影响，并提出了一种设计滤波器参数的计算方法。关键词：PWM逆变器，特定谐波消除，同伦算法，LC滤波器II万方数据上海交通大学硕士

6、学位论文STUDYONSELECTEDHARMONICELIMINATIONTECHNIQUEFORMEDIUMFREQUENCYPOWERINVERTEROFAGYROSCOPEABSTRACTMediumfrequency500Hzpowerinverterisanessentialpartofaship’sgyroscopepowersupplyunit,whichrequiresstableoutputvoltageandfrequency,andhighqualityofsinusoidaloutputwaveform.Toensureh

7、ighqualityofoutputACvoltage,apowerinverterwithconstantvoltageandfrequencymustbeused.Thepresenceofharmonicseasilycausesharmfultorque,whichwillleadtoseriousinstabilityoftheloadandtheinverteritself.Thus,inordertobettersuppressharmonicsandgethighqualityofsinusoidaloutputvoltage,se

8、lectiveharmoniceliminationtechnologyisdeeplystudiedinthisthes