UPS系统中PFC整流与三电平逆变器的研究.doc

分类号学号 78

学校代码 10487 密级

硕士学位论文
UPS系统中PFC整流与三电平逆变器的研究
学位申请人: 李亮
学科专业: 电力电子与电力传动
指导教师: 康勇教授
段善旭教授
答辩日期: 2006年4月29日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Engineering
A Study of PFC Rectifier and Three-level Inverter on UPS System
Candidate : Li Liang
Major : Power Electronics and Electric Drive
Supervisor: Prof. Kang Yong
Prof. Duan Shanxu

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei . China
April, 2006
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
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日期: 年月日
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保密□,在_____年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
摘要
UPS广泛应用于国民经济的各个领域。本文是针对UPS系统中PFC整流和三电平逆变器的研究。
本文PFC采用平均电流控制芯片LT1248,论述了其工作原理,采用了双Boost的新型拓扑,阐述了功率和控制电路的设计方法。推导了电流内环、电压外环的小信号模型,采用串联校正设计了补偿网络。补偿后的电流环增加了内环的带宽,加大了高频段的衰减,抑制了开关噪声,提高了内环的动态性能;补偿后的电压环减小了外环带宽,加大了中频段的衰减,抑制了输出电压次谐波干扰,提高了外环的稳态性能。经过仿真和实验验证,UPS输入端的功率因数提高到90%以上。
本文对三电平逆变器的拓扑和控制做了分类。介绍了功率和控制电路的设计方法。比较了单相SPWM各方法的特点。推导了三电平单相逆变器的数学模型,采用了极点配置PID瞬时值反馈的控制策略,论述了PID串联校正的设计方法。仿真分析了参数的取值不同对系统的影响,得出在系统截止频率要求范围内,越大,系统稳态、动态性能越好的结论。分析了PID瞬时值反馈稳态精度不佳的原因,增加了均值PI外环,使输出电压幅值无静差。本文还对数字化PID做了论述,比较了位置式和增量式算法的特点和适用范围,给出了算法流程图。通过仿真和实验验证,逆变器具有良好的稳态和动态性能。
本文针对三电平逆变器的中点平衡问题,分析了中点波动的成因和危害,采用了针对三相SPWM控制的载波浮动的中点平衡控制策略,并论述了PFC母线平衡控制与逆变器直流偏磁控制对于中点平衡的作用。
关键词:三电平逆变器 PFC PID 极点配置双环 LT1248
Abstract
UPS is widely used in many applications. This dissertation researches on PFC rectifier and three-level inverter of UPS system.
PFC adopts the chip LT1248 with mean current controlling method. The working principle is noted. A novel double Boost topology is proposed and the designing method of power and control circuit is illustrated. The thesis induces the small signal mode of current and voltag