隨著工業(yè)電力電子技術(shù)的發(fā)展,電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載越來越多,由此帶來的諧波公害越來越嚴(yán)重。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對諧波等進(jìn)行經(jīng)濟、有效地補償是目前急待解決的重要問題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置。對高壓大容量諧波源國內(nèi)外目前主要是采用LC諧振型無源濾波器(PassivePowerFilter,PF),這些濾波器還兼有無功和負(fù)序補償功能。盡管PF具有初期投資小、運行效率高等優(yōu)點,但其濾波效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大,且只能消除特定次數(shù)的諧波,對于諧波次數(shù)經(jīng)常變化的負(fù)載濾波效果不好,還可能與系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)、并聯(lián)諧振,導(dǎo)致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。進(jìn)入80年代以后,隨著有源濾波技術(shù)的不斷深入和用戶對諧波問題的重視,以及電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,大功率可關(guān)斷器件(GTR,GTO,IGBT等)的不斷進(jìn)步,有源電力濾波器(ActivePowerFilter,APF)作為抑制電網(wǎng)諧波、補償供電系統(tǒng)無功功率的新型電力電子裝置得到迅速發(fā)展,其中又以并聯(lián)型有源電力濾波器的使用最為廣泛。 本文以并聯(lián)型注入式混合有源濾波器為基礎(chǔ),就其設(shè)計與應(yīng)用的幾項重要技術(shù)進(jìn)行了研究,論文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容: 1.就國內(nèi)外有源濾波器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展概況作了較為全面的綜述,介紹了目前研究的熱點與難點。 2.研究了各型有源濾波器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運行原理,分析了其各自的優(yōu)缺點。 3.提出了一種適合大容量工程應(yīng)用的混合型濾波器結(jié)構(gòu),結(jié)合工程實際完成了各組成部分的參數(shù)設(shè)計。 4.對各種諧波檢測算法進(jìn)行了比較研究,提出了一種準(zhǔn)確性較高、延時較短的新型檢測方法。 5.就APF中逆變器的PWM調(diào)制問題,提出了一種基于新的改進(jìn)規(guī)則采樣法的死區(qū)補償方法。
標(biāo)簽: 混合型 有源濾波 應(yīng)用研究
上傳時間: 2013-07-06
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隨著電力電子裝置越加廣泛的投入使用,電能得到了更加充分的應(yīng)用,但是伴隨而來的是越來越多的非線性、沖擊性負(fù)載的投入使用,電網(wǎng)中諧波污染日益嚴(yán)重,在針對此類諧波抑制和無功補償裝置的研究中,電力有源濾波器APF得到了廣泛應(yīng)用. 與傳統(tǒng)無源濾波器比較,有源電力濾波器具有動態(tài)響應(yīng)特性好,濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響等優(yōu)勢.而APF所采用的諧波電流檢測方法,直接決定了諧波的檢測精度和跟蹤速度,是決定諧波補償特性的關(guān)鍵.本論文重點研究了諧波電流檢測方法. 在眾多有源濾波器的諧波及無功電流檢測算法中,基于三相瞬時無功功率理論的應(yīng)用最為廣泛.應(yīng)用此理論的i<,p>-i<,q>島檢測方法計算簡單,具有較好實時性,適合電流快速檢測的優(yōu)點;但同時也存在很多局限性. 本文首先通過分析、比較總結(jié)出各類APF的優(yōu)缺點和適用性,系統(tǒng)地研究了有源電力濾波器的兩個關(guān)鍵技術(shù):諧波電流檢測和PWM信號發(fā)生器的控制策略;在此基礎(chǔ)上,針對在負(fù)載電流有較大突變時補償電路會產(chǎn)生較大畸變影響補償效果的問題,以及三相電壓畸變時i<,p>-i<,q>檢測法存在的誤差等問題,從基于DSP控制的三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,提出了一種改進(jìn)的i<,p>-i<,q>檢測法,在該檢測法中增加了平衡.APF直流側(cè)電容總電壓和上下電容電壓的閉環(huán)控制,以消除負(fù)載電流突變時產(chǎn)生的畸變;并采用一種新穎的基于低通濾波的A相正序電壓提取單元來代替原始的i<,p>-i<,q>檢測法的PLL鎖相環(huán),在三相電壓畸變情況下仍可以正確提取A相正序電壓,以精確檢測出諧波和無功電流. 最后通過MATLAB6.5對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗證,仿真結(jié)果表明該算法能有效保證檢測效果的實時性和精確性,證明了該算法的可行性.
上傳時間: 2013-04-24
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電氣化鐵道牽引網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電氣元件上具有特殊性,開展數(shù)學(xué)模型和電氣參數(shù)研究對掌握其電氣性能具有重要意義。 本文主要介紹了電氣化鐵道牽引網(wǎng)基波與諧波的模型建立與電氣參數(shù)計算。 借用電力系統(tǒng)中的成熟計算方法,并結(jié)合牽引網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和導(dǎo)線的特殊性,闡述了多導(dǎo)體傳輸線的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導(dǎo)納矩陣的計算方法,給出了計算實例。 各種供電方式的牽引網(wǎng)都可等效成多導(dǎo)體傳輸線的供電網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)上的各種電氣參數(shù)均可視為串聯(lián)元件和并聯(lián)元件。牽引網(wǎng)的均勻多導(dǎo)體傳輸線采用等值Ⅱ型電路,對其它各種串聯(lián)與并聯(lián)元件也分別建模。 用C#語言編制了牽引網(wǎng)模型仿真計算軟件,實現(xiàn)了諧波在牽引網(wǎng)中的分布計算。為計算程序設(shè)計了良好的人機界面,通過界面可以完成牽引網(wǎng)的參數(shù)輸入與外部數(shù)據(jù)讀取,計算結(jié)果再用.csv格式輸出。其中,詳細(xì)介紹了LU三角算法。 最后,結(jié)合京哈線薊縣南牽引變電所供電區(qū)段高次諧波諧振測試,分析了牽引網(wǎng)參數(shù)對高次諧波諧振的影響,說明了諧振的原因并給出了治理措施。利用程序進(jìn)行了仿真計算,驗證了程序的可用性。
上傳時間: 2013-07-23
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超聲波電機(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新原理微型電機,該類電機不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機,它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合使運動體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運動。這種電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快、低速大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點,在微型機械、機器人、精密儀器、家用電器、汽車、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。 二十多年來超聲波電機的研究取得了很大的進(jìn)展,有些機型已經(jīng)逐步產(chǎn)業(yè)化。為了適應(yīng)超聲波電機推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,必須加強電機驅(qū)動控制技術(shù)的研究工作。目前,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單、實用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點。本文總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于超聲波電機的驅(qū)動控制技術(shù)以及其驅(qū)動電源的設(shè)計理論與經(jīng)驗,分析了電機的阻抗特性及其諧振頻率漂移的影響因素。在此基礎(chǔ)上,本文提出了基于保持電機驅(qū)動電壓、電流間相位差恒定不變的頻率跟蹤方法,設(shè)計了一種新型的超聲波電機驅(qū)動電源。 本文開展的主要研究工作如下: (1)簡要介紹了超聲波電機的基本原理、獨特優(yōu)點、發(fā)展歷史以及本論文的選題意義和主要內(nèi)容。 (2)分析了超聲波電機的阻抗特性,在此基礎(chǔ)上研究了電機頻率漂移的原因及不利影響,總結(jié)了各種實現(xiàn)頻率跟蹤的方法。 (3)在理論分析的基礎(chǔ)上,提出了基于保持超聲波電機驅(qū)動電壓、電流間相位差恒定不變的頻率跟蹤方法,該方法可以由鎖相環(huán)CD4046實現(xiàn)。 (4)對所設(shè)計的超聲波電機驅(qū)動電源進(jìn)行實驗,從實驗結(jié)果可知該電源能夠有效地驅(qū)動電機,并且頻率跟蹤的效果較好,電機轉(zhuǎn)速的變化可穩(wěn)定在4%左右。
標(biāo)簽: 頻率 自動跟蹤 電機驅(qū)動電源
上傳時間: 2013-06-27
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永磁同步發(fā)電機由于一系列高效節(jié)能的優(yōu)點,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用,并且受到許多學(xué)者的關(guān)注,其研究領(lǐng)域主要涉及永磁同步發(fā)電機的設(shè)計、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學(xué)基金項目《無刷無勵磁機諧波勵磁的混合勵磁永磁電機的研究》的課題,主要研究永磁電機的電磁場空載和負(fù)載計算,求出永磁電機的電壓波形和電壓調(diào)整率,為分段式轉(zhuǎn)子的混合勵磁永磁電機的研究奠定基礎(chǔ),主要做了以下工作: 首先介紹了永磁同步發(fā)電機的基本原理,包括永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式和永磁同步發(fā)電機的運行性能,采用傳統(tǒng)解析理論給出了電壓調(diào)整率的計算方法及外特性的計算模型;然后用有限元ANSYS對永磁同步發(fā)電機樣機進(jìn)行實體建模,經(jīng)過定義分配材料、劃分網(wǎng)格、加邊界條件和載荷、求解計算等,得到矢量磁位Az、磁場強度H、磁感應(yīng)強度B等結(jié)果,直觀地看出電機內(nèi)部的磁場分布情況。 其次根據(jù)電磁場計算結(jié)果,應(yīng)用齒磁通法對其進(jìn)行后處理。該方法求解轉(zhuǎn)子在一個齒距內(nèi)不同位置處的磁場,以定子齒的磁通為計算單位,根據(jù)繞組與齒的匝鏈關(guān)系,計算出磁鏈隨時間的變化,進(jìn)而得到永磁同步發(fā)電機空、負(fù)載時電壓大小及波形。通過計算結(jié)果寫實驗結(jié)果對比,驗證了齒磁通法的正確性,為計算永磁同步發(fā)電機各種性能特性提供有力工具。 最后,基于齒磁通法對永磁同步發(fā)電機的外特性進(jìn)行了深入研究,定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對外特性的影響規(guī)律,提出了有效降低電壓調(diào)整率的方法的是:增加氣隙長度g的同時,適當(dāng)增加永磁體的磁化方向的長度hm;此外,要盡量的減少每相串聯(lián)匝數(shù)N和增大導(dǎo)線面積以減小阻抗參數(shù)。通過改變電機的結(jié)構(gòu)參數(shù),對其電磁場進(jìn)行計算,找到永磁電機電壓調(diào)整率的變化規(guī)律,為加電勵磁的混合勵磁永磁電機做準(zhǔn)備,達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
上傳時間: 2013-04-24
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由于能源危機和環(huán)境污染,世界各國均在投巨資發(fā)展電動汽車。燃料電池電動汽車成為電動汽車發(fā)展的“熱點”。大功率DC/DC變換器能夠改善燃料電池的輸出特性,是燃料電池轎車動力系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件。然而它作為一種BUCK形式的開關(guān)電源,主電路是很強的電磁干擾源,產(chǎn)生的干擾可能通過電源線進(jìn)入到控制電路板,同時控制電路部分也要用小功率的開關(guān)電源進(jìn)行穩(wěn)壓,因此也可能產(chǎn)生開關(guān)噪聲經(jīng)電源線向外傳輸。因此就必須在控制電路輸入端設(shè)計電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)濾波器進(jìn)行傳導(dǎo)干擾的抑制。 本論文首先討論了DC/DC變換器的工作原理,分析了變換器產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾從而影響控制電路正常工作的原因。 其次全面、系統(tǒng)地闡述了EMI濾波器的相關(guān)理論,包括阻抗失配原則、人工電源網(wǎng)絡(luò)、濾波網(wǎng)絡(luò)、插入損耗等重要概念。接著研究了濾波元件的選取原則,并針對關(guān)鍵點之一—高頻性能展開了分析,借助仿真觀察了元件寄生參數(shù)的影響,提出了改善濾波器高頻性能的部分方法。 隨后介紹了濾波器的設(shè)計方法,除了介紹通用的設(shè)計方法外,著重分析了濾波器設(shè)計中的另一個關(guān)鍵點—噪聲源阻抗的影響、測量及估算,并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地形成了基于源阻抗的設(shè)計方法,同時也考慮了濾波器與開關(guān)電源連接時可能出現(xiàn)的系統(tǒng)不穩(wěn)定性問題,通過仿真分析提出解決方案。 然后闡述了EMI濾波器在工程應(yīng)用中的各種注意事項。 最后結(jié)合DC/DC變換器控制電路的實際干擾情況,設(shè)計了EMI濾波器,使控制電路電源輸入端的傳導(dǎo)干擾基本下降到相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)(CISPR25)的三級限值以下。
標(biāo)簽: EMI 開關(guān)電源 濾波器設(shè)計
上傳時間: 2013-06-15
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LED顯示屏自問世以來經(jīng)歷了飛速發(fā)展,如今已經(jīng)成為了平板顯示器的一個重要產(chǎn)品。LED顯示屏具有亮度高、功耗小、顏色鮮艷等特點,能完成實時性、多樣性、動態(tài)性的信息發(fā)布任務(wù),勝任各種戶外公共場合。高效節(jié)能和保護(hù)環(huán)境已成為當(dāng)今世界發(fā)展的重要議題。因此,為LED顯示屏提供高效節(jié)能的電源及其驅(qū)動技術(shù),就成為了LED大屏幕顯示技術(shù)得到推廣普及的關(guān)鍵性問題。 本文設(shè)計了一種低功耗、小成本的LED顯示屏驅(qū)動電源,并在此基礎(chǔ)上研究了LED顯示屏的一種時序掃描算法。采用半橋式開關(guān)電源作為LED顯示屏驅(qū)動電源的基本拓?fù)洌瓿闪薊MI濾波器、主電路和控制驅(qū)動電路的設(shè)計工作:利用FPGA和VHDL語言設(shè)計了基于PWM技術(shù)的閉環(huán)反饋控制,實現(xiàn)了恒壓電源的基本要求;并在電源輸出整流側(cè)采用同步整流的設(shè)計方案,利用低導(dǎo)通阻抗的電力MOSFET,使整流損耗得到了大大降低。研究了LED顯示屏的基本掃描算法,介紹了LED顯示屏的一些基本常識和概念,利用FPGA和VHDL語言設(shè)計了一種簡易的LED顯示陣列。仿真和實驗研究表明該電路結(jié)構(gòu)簡單、控制方便,掃描算法簡易可行,滿足了LED顯示屏?xí)r序掃描控制的基本要求。
上傳時間: 2013-06-23
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射頻功率放大器存在于各種現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的末端,所以射頻功率放大器性能的優(yōu)劣直接影響到整個通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。如何在兼顧效率的前提下提高功放的線性度是近年來國內(nèi)外的研究熱點,在射頻功率放大器的設(shè)計過程中這是非常重要的問題。 作為發(fā)射機末端的重要模塊,射頻功率放大器的主要任務(wù)是給負(fù)載天線提供一定功率的發(fā)射信號,因此射頻功率放大器一般都工作在大信號條件下。所以設(shè)計射頻功率放大器時,器件的選型和設(shè)計方式都和一般的小信號放大器不同,尤其在寬帶射頻功率放大器的設(shè)計過程中,由于工作頻帶很寬,且要綜合考慮線性度和效率問題,所以射頻功率放大器的設(shè)計難度很大。 本文設(shè)計了一個工作頻帶為30-108MHz,增益為25dB的寬帶射頻功率放大器。由于工作頻帶較寬,輸出功率較大,線性度要求高;所以在實際的過程中采用了寬帶匹配,功率回退等技術(shù)來達(dá)到最終的設(shè)計目標(biāo)。 本文首先介紹了關(guān)于射頻功率放大器的一些基礎(chǔ)理論,包括器件在射頻段的工作模型,使用傳輸線變壓器實現(xiàn)阻抗變換的基本原理,S參數(shù)等,這些是設(shè)計射頻功率放大器的基本理論依據(jù)。然后本文描述了射頻功率放大器非線性失真產(chǎn)生的原因,在此基礎(chǔ)上介紹了幾種線性化技術(shù)并做出比較。然后本文介紹了射頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)并提出一種具體的設(shè)計方案,最后利用ADS軟件對設(shè)計方案進(jìn)行了仿真。仿真過程包括兩個步驟,首先是進(jìn)行直流仿真來確定功放管的靜態(tài)工作點,然后進(jìn)行功率增益即S21的仿真并達(dá)到設(shè)計要求。
上傳時間: 2013-07-28
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統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為一種典型的FACTS裝置,綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段,能同時或選擇地控制線路的基本參數(shù)(電壓、阻抗、相角),也可交替地控制線路上的有功和無功潮流,還可獨立地提供可控的并聯(lián)無功補償。因此UPFC被認(rèn)為是最有創(chuàng)造性,功能最強大的FACTS元件。 首先,本文詳細(xì)分析了統(tǒng)一潮流控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。采用開關(guān)函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學(xué)模型,并推導(dǎo)了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,該模型考慮到直流環(huán)節(jié)電容儲能的動態(tài)變化過程,從而使其更適合于系統(tǒng)的動態(tài)特性分析。本文討論的UPFC控制采用基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的非線性解耦控制方案,在UPFC的精確模型下具有可快速跟蹤給定值的優(yōu)點,且在dq坐標(biāo)系下可以實現(xiàn)有功和無功功率的獨立控制;在電容電壓PI調(diào)節(jié)中加入電流反饋,使其更接近真實值。 其次,本論文在分析UPFC數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了UPFC在MATLAB平臺上的仿真模型;然后利用MATLAB建立了三相環(huán)形電力系統(tǒng),將UPFC模型應(yīng)用到該系統(tǒng)中,著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。首先研究了UPFC對故障系統(tǒng)中電網(wǎng)功率的影響以及UPFC對提高故障系統(tǒng)功率穩(wěn)定性的作用;同時,對UPFC能夠抑制無故障系統(tǒng)中系統(tǒng)接入電網(wǎng)時的功率沖擊進(jìn)行了研究。最后,通過仿真波形研究了UPFC對電網(wǎng)故障中電壓跌落的補償作用以及UPFC對正常系統(tǒng)電壓的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),UPFC可以保持故障中的系統(tǒng)電壓為正弦波。
上傳時間: 2013-04-24
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分,廣泛地應(yīng)用于電動車、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高,高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當(dāng)今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑,設(shè)計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)電源模塊化。 為此,本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象,采用全數(shù)字化控制方式,主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器,對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu),并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設(shè)計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對大功率組合式三相逆變器,采用在dq 坐標(biāo)系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量,采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復(fù)控制器的原理,并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能,給出了相應(yīng)數(shù)字PID 控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型,給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法:加負(fù)載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護(hù)技術(shù),提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案,保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護(hù)。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了輸出阻抗特性不同時,逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異,得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng),采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理,逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性,采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進(jìn)一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間: 2013-07-03
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