|
|
华侨大学厦门工学院毕业设计(论文)开题报告
系（部）：电气工程系 专业班级：电气五班
姓名 学号 090105001 指导
教师 职称
学历 助教
课题名称 单相SPWM逆变器调制方法研究
毕业设计（论文）类型（划√） 工程设计 应用研究 开发研究 基础研究 其他
本课题的研究目的和意义：
随着现代工业和科技的发展，电源在工作，生活等方面的作用越来越重要;但许多用户的用电设备并非直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源。而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。把直流电能转变成交流电能供给负载的DC-AC逆变器，特别是正弦波逆变器，其种类繁多，应用领域广泛 ，优越性明显。因此，高性能的逆变器成为目前电力电子领域的研究热点之一。正弦脉宽调制(SPWM)逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形，提高输出波形的稳态精度、可靠性等。
现如今，逆变器的应用非常广泛，在已有的各种电源中，蓄电池，、干电池、天阳能电池都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变。另外，交流电机调速变频，感应加热电源等使用广泛的电力电子设备，都是以逆变电路为核心。
文献综述（国内外研究情况及其发展）：
20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以交换和控制，生产了现在各种高效节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输等提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生活发生了巨大的变化。但是在电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子技术各种装置的分析与大量计算，电能变换的波形分析，测量与绘图等，随着晶闸管所处状态的不同，系统的参数形式也不同，因而传统的计算机语言编程仿真程序冗长，可读性差，调试费时，大量的时间花在矩阵处理和图形的生成分析等繁琐易错的细节上，而这些工作特别适合MATLAB的使用。MATLAB运算功能强大，计算准确又快捷；同时MATLAB提供的动态仿真工具SIMULINK可直接建立电路仿真参数，并且可以立即得到参数修改后的仿真结果，直观性强，省去了编程步骤，实体图形化模型的仿真简单，方便，能节省设计时间与降低成本。MATLAB绘制的图形尤其准确，清晰，精美。电力电子技术领域通常利用MATLAB中的SIMULINK其中的电气系统模块库（Power System Blockser）建立电力电子装置的简化模型并进行控制器的设计和仿真。
随着电力行业的快速发展，逆变器的应用越来越广泛，逆变器的好坏会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。逆变器的控制目标是提高逆变器输出电压的稳态和动态性能，稳态性能主要是指输出电压的稳态精度和提高带不平衡负载的能力；动态性能主要是指输出电压的THD（Total Hannonic Distortion）和负载突变时的动态响应水平。在这些指标中对输出电压的THD要求比较高，对于三相逆变器，一般要求阻性负载满载时THD小于2%,非线性满载（整流性负载）的THD小于5%.这些指标与逆变器的控制策略息息相关。
本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
研究内容：
熟练掌握单相SPWM逆变器的各种调制方法，通过仿真比较和分析各种调制方法的异同，定性研究单相SPWM逆变器的各种调制方法的异同，优化参数设计。
给出调制波原理图、相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及频谱图，要求采用subplot作图；选取不同参数进行仿真，比较仿真结果有何变化，给出自己的结论。利用matlab下的simulink和simpowersystems工具箱构建单相桥式逆变器spwm单极性和双极性调制的仿真模型。
成果:
完成逆变电路设计;
逆变器的系统框图;
完成设计论文一份
拟解决的关键问题：
主要问题：如何方便地调节逆变电源的输出电压和频率,并降低谐波含量,改善输出波形。
研究思路、方法和步骤：
对单相全桥电压型逆变电源的3种调制方式进行了分析研究并通过MATLAB软件对 3 种调制方式下逆变电源输出SPWM波形进行谐波分析,通过比较分析实现其中一种性能优越的调制方式实验波形。
本课题的进度安排：
1月10日 ～ 3月8日 发放任务书、开题答辩
3月9日 ～ 4月5日 完成毕业设计初稿
4月6日 ～ 4月12日 毕业设计工作中期检查
4月13日 ～ 5月31日 毕业设计修订完善
6月1日 ～ 6月9日 提交毕业设计材料
6月10日 ～ 6月16日 毕业答辩
参考文献：
[1] 刘凤君. 现代逆变技术及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2006.
[2] 伍家驹, 王文婷, 李学勇, 等. 单相SPWM逆变桥输出电压的谐波
分析[J]. 电力自动化设备, 2008, 28(4): 45-49, 52.
[3]王兆安，刘进军，电力电子技术，机械工业出版社，2009.5
[4]汤才刚，朱红涛，李莉，陈国桥，基于PWM的逆变电路分析，《现代电子技术》2008年第1期总第264期。
[5]刘卫国.MATLAB程序设计与应用（第二版）.北京：高等教育出版社，2008.。
[5] 顾德英, 季正东, 张平. 基于SIMULINK的异步电机的建模与仿真[J]. 电力系统及其自动化学报，2003, (4): 71-73.
[6] 叶志浩, 张晓锋, 王兴伟, 等. 一种新的交交变频器仿真建模方法[J]. 系统仿真学报, 2005, 17(10): 2490-2492. (YE Zhi-hao, ZHANGXiao-feng, WANG Xing-wei, et al. New Model Building Method forCycloconverter Simulation [J]. Journal of System Simulation(S1004-731X), 2005, 17(10): 2490-2492.)
[7] 蒋国栋, 韦忠朝, 钟运平. 基于Matlab对AC／DC／AC电源的死区效应的谐波分析及仿真[J]. 通信电源技术, 2005, 22(2): 28-30.
[8] 华晓萍, 王奔, 孟凌凌等.有源电力滤波器仿真研究[J].电力自动化设备, 2007, 27(5): 42-45.
[9] 伍家驹, 谢波, 伍声宇, 等. 基于数据可视化技术的逆变器用T型滤波器优化设计方法[J] .中国电机工程学报, 2006, 26(22): 85-91.
[10] 刘凤君. 现代逆变技术及应用[M]. 北京: 科学出版社, 2006.
[11] 伍家驹, 王文婷, 李学勇, 等. 单相SPWM逆变桥输出电压的谐波分析[J]. 电力自动化设备, 2008, 28(4): 45-49, 52.
[12] 高朝晖, 林辉. MATLAB电力系统模块中频谱分析的实现[J]. 计测技术[J]. 2006, 26(2): 6-8.
[13] Zahirrudin Idris, Siti Zaliha Mohammad Noor, Mustafar Kamal Hamzah, Safe Commutation Strategy in Single Phase Matrix Converter. IEEE PEDS 2005,pp 886-891
[14] Zahirrudin Idris, Mustafar Kamal Hamzah, Implementation of a new Single-phase Cycloconverter based on Singlephase Matrix Converter Topology using Sinusoidal Pulse Width Modulation with Passive Load Condit,IEEE ICIEA 2006.
[15] Nguyen-Quang, N., Stone, D.A.,Bingham, C.M.,Foster,M.P., Single phase matrix converter for radio frequency induction heating, International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion,2006. SPEEDAM2006
[16] P.T.Krein, Xin Geng and R.Balog，“High-Frequency LinkInverter Based on Multiple-Carrier PWM”, IEEE PESC’02 Record,2002,pp.997-1003.
[17] Yamato I, Tokunaga N. Power loss reduction techniques for three phase high frequency link DC-AC converter. IEEEPESC.1993: 663~668.
指导老师意见：
指导老师（签名）：
年 月 日
系（部）意见：
系（部）主任（签名）：
年 月 日
注：本表可续页
