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数字式单相晶闸管交流调压器的研究与设计
资料介绍
电能是目前人类生产和生活中最重要的一种能源形式。合理、高效、精确和方便地利用电能仍然是人类所面临的重大问题。对各种各样的功率控制装置提出的技术要求中，除了稳定性、可靠性、精确性、高效率等方面的要求外，小型化和轻量化也是十分迫切的需求。目前解决的主要手段有高频化、元器件和结构的小型化。采用电力电子技术的功率控制装置给电能的利用带来了革命。
在电力电子调压电源中目前主要应用晶闸管相控调压，由于采用了周期相控技术，其响应时间可以小于一个电网电压周期。但其输出电压和电流的谐波含量较高，需要较大容量的滤波环节，并且输入功率因数较低。从国内外的研究现状来看，数字式交流调压控制技术是一种新型高性能交流调压技术，本课题在分析了交流调压器输出电压谐波分析的基础上，利用自动控制原理设计了一种交流调压方案。
论文首先从理论方面详细阐述了斩波调压和相控调压的理论原理，并通过对两者输出电压谐波的分析对比了这两种调压方式，之后针对原理提出了本课题使用的主电路方案。使用PIC系列单片机Dspic30f6014a做为核心控制器件，设计了基于Dspic30f6014a单片机的数字式交流调压器的硬件、软件系统，实现了电压、电流过零点检测和过电压保护，并设计了LC滤波器电路。确定了本课题使用电压、电流双闭环的控制方式，其中电压环采用模糊PID控制器，并将积分分离和变参数PI控制算法应用到电流环中。利用改进的数字PID控制算法实现了系统的平稳软启动以及调功、调压。
完成硬件部分和软件部分调试后，进行控制系统的实验，实验证明数字式交流调压器具有易滤波，输入电流和输出电压、电流波形好，对电源谐波污染小等优点，比模拟相控调压器有更多的优越性。采用数字控制实现了较好的静、动态性能，具有精度高、开发周期短、良好的人机界面、并能实现通讯等许多优点。采用数字控制也是本课题的创新点之一。
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