一种单相交流斩波变换器的研究

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1、摘要本文致力于可并联运行的斩控式单相交流斩波变换器的研究。交交变换技术作为电力电子技术一个重要的领域一直得到人们的关注，但大都将目光投向AC-DC-AC两级变换上面。AC/AC直接变换具有单级变换、功率密度高、拓扑紧凑简单、并联容易等优势，并且具有较强扩展性，故而在工业加热、调光电源、异步电机启动、调速等领域具有重要应用。斩控式AC/AC电压变换是一种基于自关断半导体开关器件及脉宽调制控制方式的新型交流调压技术。本文对全数字化的斩控式AC/AC变换做了系统研究，工作内容主要有：对交流斩波电路的拓扑及其PWM方式做了详细

2、的推导，着重对不同拓扑的死区效应进行了分析，并且推导了不同负载情况对电压控制的影响。重点推导了单相Buck型变换器和Buck-Boost变换器的拓扑模型，并将单相系统的拓扑开关模式推导到三相的情况，然后分别对单相、三相的情况进行了Matlab仿真。建立了单相Buck型拓扑的开关周期平均意义下的大信号模型和小信号模型，指导控制器的设计。建立了适合电路工作的基于占空比前馈的电压瞬时值环、电压平均值环控制策略。在理论分析和仿真验证的基础上，建立了一台基于TMS320F2808数字信号处理器的实验样机，完成样机调试，并完成各项

3、性能指标的测试工作。关键词：交流斩波，PWM，小信号模型，复合控制，并联IAbstractThedissertationisfocusedontheresearchofsinglephaseACchopperwithmoduleparallelcontrol.AsanimportantpartofPowerElectronics,AC/ACvoltageconversionisalwaysthehotspot.ButwepaymostattentionontwostagesconversionwithAC/DC/ACs

4、tructure.ACchopperissinglestagedwithhighpowerdensityandcompacttopology,easytoperformparalleloperationandwithgreatmodularizationcharacteristic.ACchopperarewidelyusedinapplicationssuchasindustrialheating,lightdimming,softstartofinductionmotorsandspeedcontroller.Th

5、echoppingmodeAC/ACconversionisanewACvoltagecontroltechnologywhichisbasedontheself-commutatedswitchesandPWMcontrolmethod.DigitalizedchoppingmodeAC/ACconversionwasanalyzedsystematically.Themainresearchworksarelistedatfollows:ThetopologiesofACchopperanditsPWMscheme

6、areresearched.Theanalysisofdeadbandeffectofdifferenttopologiesisespeciallyemphasized.Weresearchtheinfluenceofdifferentloadcondition.ThetopologiesandPWMschemeofsinglephasebucktypeandbuck-boosttypeACchopperareresearched.WealsoapplythePWMschemetothreephaseACchopper

7、system.Thematlabsimulationisperformedtoverifytheoutcomeofanalysis.WealsoestablishtheparallelmodelofACchopper,andproposetheproblem-solvingmethod.TheLarge-SignalModelandSmall-SignalModelofsinglephasebucktypetopologiesbymeaningofSwitchingCycleMeanValueareestablishe

8、d,witchwilldirectthedesignofcontroller.Wedesignacontrolpolicybasedontransientvoltageloopandaveragevoltageloopwithdutyfeed-forward.Amodelmachineisdesignedanddebuggedba