逆變器文獻(xiàn)綜述

1、一、前言利用晶閘管電路把直流轉(zhuǎn)變成交流電，這種對應(yīng)于整流的逆向過程，定義為逆變1。如：應(yīng)用逆變的電力機(jī)車，當(dāng)再生制動時牽引電機(jī)作為發(fā)動機(jī)運(yùn)行，把產(chǎn)生的電能反送到交流電網(wǎng)中。當(dāng)牽引制動時逆變器則為其提供交流電，驅(qū)動電機(jī)。把直流電逆變?yōu)槟骋活l率的交流電供給負(fù)載稱為無源逆變；把直流電逆變?yōu)榻涣麟姺此偷诫娋W(wǎng)稱為有源逆變2。隨著科技的不斷發(fā)展，各種儀器對逆變器的要求越來越高，各種行業(yè)對電氣設(shè)備的控制要求也越來越高。高性能的逆變電路是工業(yè)發(fā)展的基本保證。逆變器橫跨電力、電子、微處理器等領(lǐng)域。目前IGBT模塊組成功率逆變器具有工作電壓底的缺點(diǎn)，采用三電平NPC主電路，可將IGBT電壓降低至兩電平電路的一半左

2、右3.為了適應(yīng)于大容量，高電壓，電流諧波含量少的要求，本文通過查閱大量相關(guān)研究學(xué)者的論文，以及專家的文獻(xiàn)綜述，發(fā)現(xiàn)逆變器的各方面研究方法及其最前沿的研究成果和趨勢。本文主要分析逆變器各種不一樣的控制策略之間的聯(lián)系、缺點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)；最后提出一些個人看法和認(rèn)識。相信逆變器技術(shù)在未來會有很大的突破和進(jìn)步。二、主題逆變器毋庸置疑成為現(xiàn)代工業(yè)在中高壓調(diào)速領(lǐng)域，交流柔性供電系統(tǒng)的無功率補(bǔ)償中關(guān)鍵的技術(shù)支點(diǎn)。對逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和調(diào)制策略也進(jìn)行深入的研究，本文首先論述中高壓三電平逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀，然后重點(diǎn)分析三電平逆變器的控制策略。1.逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢。于1931年有人研究逆變器的工作原理，直到1948

3、年美國西屋電氣公司研制出第一臺3KHz感應(yīng)加熱逆變器。隨著晶閘管SCR的誕生，為正弦波逆變器的發(fā)展創(chuàng)造了條件。20世紀(jì)70年代，可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（BJT）的誕生使逆變技術(shù)得到發(fā)展應(yīng)用。到了20世紀(jì)80年代，功率場效管（MOSFET）、絕緣柵極晶體管(IGBT)、MOS控制晶閘管（MCT）以及靜電感應(yīng)功率器件的誕生為逆變器向大容量方向奠定了基礎(chǔ)，因此電力電子器件的發(fā)展為逆變技術(shù)高頻化，大容量創(chuàng)造了條件。80年代后，逆變技術(shù)從應(yīng)用低速器件、低開關(guān)頻率逐漸向高速器件，高開關(guān)頻率方向發(fā)展。1977年德國學(xué)者Holtz首次提出三電平變換拓?fù)?，其主電路采用常?guī)的兩電平電路，僅在每相橋臂帶

4、一對開關(guān)管作為輔助中點(diǎn)進(jìn)行箝位。1980年，日本長岡科技大學(xué)A.Nabae等人將輔助開關(guān)管換成一對箝位二極管，分別和上下橋臂串聯(lián)的開關(guān)管相連以輔助中點(diǎn)箝位，稱為二極管中點(diǎn)箝位式三電平變換器8，這種變換器控制容易，主開關(guān)管關(guān)斷時僅承受直流側(cè)一半的電壓，因此更適合大功率場合使用。對三電平逆變器的研究，不僅僅停留在理論上，控制技術(shù)方面，而且在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用等方面都會深入研究。逆變器的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面：（1）新型主電路拓?fù)?，三電平的高壓，大容量等特點(diǎn)，主要由主電路大量的開關(guān)決定，而主電路的構(gòu)成元件的性能提高，將會出現(xiàn)更新，更好的新型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而引發(fā)三電平逆變器更大的發(fā)展；（2）高

5、壓、大電流功率器件技術(shù)的發(fā)展，會推動大功率中高壓功率變換技術(shù)的發(fā)展；（3）控制策略和控制方法方面的進(jìn)展，三電平逆變器中主電路元件的增加，會引發(fā)控制策略的多樣化，而找到簡單、可靠、適用的控制策略是中高電壓變頻技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一；（4）電壓、電流的檢測與檢測信號傳輸，中高壓逆變器的電壓很高，要是某種原因在控制電路中錯誤的引入高壓，將會對系統(tǒng)甚至人身安全造成巨大危險。光學(xué)電壓、電流傳感器具有線性度好、運(yùn)行安全、絕緣性好、體積小、成本低、抗電磁干擾能力強(qiáng)、頻帶寬、交直流均可測量等優(yōu)點(diǎn)，是目前一個研究熱點(diǎn)。2逆變器的類型微電子技術(shù)的發(fā)展為逆變技術(shù)的實(shí)用化創(chuàng)造了平臺，根據(jù)電源性質(zhì)分為電壓源型逆變器與電流源

6、型逆變器；根據(jù)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為半橋式逆變器、全橋式逆變器、推挽式逆變器；根據(jù)功率流動方向分為單向逆變器、雙向逆變器。逆變器控制技術(shù)有矢量控制技術(shù)、多電平變換技術(shù)、重復(fù)控制、模糊邏輯控制技術(shù)等4，3逆變器的控制策略逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性能即使很高，要是沒有一種適應(yīng)的控制策略也發(fā)揮不了逆變器的作用。逆變器的控制策略主要有以下幾種：（1）階梯波脈寬調(diào)制，階梯波調(diào)制是使用階梯波來逼近正弦波，比較直觀的方法，在階梯波調(diào)制中，可以選擇每一個電平持續(xù)的時間長短，來實(shí)現(xiàn)低次諧波的消除和抑制。（2）注入2次諧波，為了提高直流母線電壓的利用率，參照而電平電路方法注入諧波方法，提高基波輸出電壓的幅值。（3）逆變器通過

7、控制系統(tǒng)中電子開關(guān)的開通和斷開來完成DC-AC。按照沖量一樣而形狀各異的窄脈沖加載具有慣性的環(huán)節(jié)上時的效果基本相同，即采樣控制理論的沖量等效原理，PWM脈寬調(diào)制技術(shù)通過限定開關(guān)周期而更改導(dǎo)通比以實(shí)現(xiàn)輸出電壓控制2。逆變器的輸出可分為單相或者多相，無論單相還是多相，其基本組成單元仍然是單相半橋逆變5。PWM逆變器具有很廣泛的應(yīng)用范圍，不僅體現(xiàn)在DC-AC轉(zhuǎn)換，還應(yīng)用在一些AC-AC轉(zhuǎn)換的情況。而在一些AC-AC轉(zhuǎn)換時還需要DC-AC轉(zhuǎn)換作為中介。（4）SPWM正弦脈寬調(diào)制，正弦脈寬調(diào)制使用三角波形和參考波形比較，通過三角波進(jìn)行核實(shí)的移相，實(shí)現(xiàn)選定次數(shù)波的消除，該調(diào)制策略存在功率管的開關(guān)頻率高，開

8、關(guān)損耗大，裝置效率低的缺點(diǎn)。軟開關(guān)技術(shù)、多電平技術(shù)、并聯(lián)技術(shù)、數(shù)字化控制等技術(shù)近年來被SPWM逆變器應(yīng)用的越來越多。其中數(shù)字化已成為當(dāng)今逆變器發(fā)展的主流。SPWM逆變器的數(shù)字化控制技術(shù)：隨著數(shù)字信號處理技術(shù)不斷發(fā)展，逆變器數(shù)字控制越來越多的應(yīng)用。其中SPWM控制技術(shù)使得逆變器的性能得到提高，安全性更好，干擾更小。模擬控制技術(shù)自身存在固有缺點(diǎn)，由于硬件上使用大量的分立元件盒電路板，其性能會隨著元件的老化，溫度變化大大降低。數(shù)字化控制技術(shù)比模擬控制技術(shù)具有控制靈活，系統(tǒng)升級容易，數(shù)字控制的微處理器資源豐富等特點(diǎn)。（5）SVPWM控制策略，SVPWM是近年發(fā)展的一種比較新穎的控制方法，是由三相功率逆

9、變器的六個功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡 可能接近于理想的正弦波形?？臻g電壓矢量PWM與傳統(tǒng)的正弦PWM不同，它是從三相輸出電壓的整體效果出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得理想圓形磁鏈軌跡。 SVPWM技術(shù)與SPWM相比較，繞組電流波形的諧波成分小，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動降低，旋轉(zhuǎn)磁場更逼近圓形，而且使直流母線電壓的利用率有了很大提高，且更易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。三、總結(jié)結(jié)合各方面的文獻(xiàn)資料對于先研究的三相逆變電路的控制策略有了很大的了解，三電平逆變器比傳統(tǒng)二電平逆變器在直交流能量轉(zhuǎn)換，高壓變頻調(diào)速方面具有很大的優(yōu)勢，控制策略靈活、豐富多樣，輸出電壓的相位和幅值便于調(diào)節(jié)和控制，

10、而且能達(dá)到更低的諧波畸形7，更加適用于中高壓設(shè)備的應(yīng)用。個人認(rèn)為對于逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)元件越多，逆變器的開關(guān)工作狀態(tài)設(shè)置要合理性，以致逆變器散熱性好，開關(guān)不會出現(xiàn)燒毀；三電平SVPWM控制策略，由于它的狀態(tài)相對于二電平SVPWM控制過多，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換有時還需要借助其他的基本狀態(tài)，因而，選擇有效的中間狀態(tài)是很重要的；三電平逆變器是將DC轉(zhuǎn)換成AC，因此DC部分的電容中點(diǎn)電壓漂移和窄脈沖問題需要解決；逆變器如果使用軟開關(guān)技術(shù)可以減小逆變器的體積、重量，提高逆變器的開關(guān)頻率。逆變技術(shù)將不同的直流電能轉(zhuǎn)換成不同的穩(wěn)定的或者變化形式的交流電提供設(shè)備使用，相信未來逆變器技術(shù)可以靈活的調(diào)節(jié)輸出電壓或電流的幅值

11、和頻率，控制速度，保護(hù)性能好，使用電設(shè)備小型化，高效節(jié)能，具有更好的穩(wěn)定性。四、參考文獻(xiàn)1 李宏.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2021.1.2 高學(xué)民.電力電子與變流技術(shù)M山東科學(xué)技術(shù)出版社，2021 .3 陳效國.三點(diǎn)式逆變器在磁通軌跡控制下主電路的分析J.機(jī)車電傳動，1995（6）：13219.4 李序葆.電力電子器件及其應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社，2021 .5 楊晶琦.電力電子器件與設(shè)計(jì)M.國防工業(yè)出版社，2021.6 張兆安，黃俊.電力電子技術(shù)M.北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2021,7.7Peng,F.Z,A generalized multilevel inverter top

12、ology with self voltage balancingA.IEEE IAS.2021 ,(3):2024-2031.8 Habae A,Takahashi I,Akagi H.A new neutral-point clamped PWM inverter A.IEEE in ppl Soc Annu Meeting,Konf-ber2.IEEE,1980:761-766. 教師見習(xí)報(bào)告總結(jié)期待已久的見習(xí)已經(jīng)結(jié)束了，在龍巖三中高中部見習(xí)聽課，雖然只是短短的兩個星期，但感觸還是蠻深的，以前作為一名學(xué)生坐在課室聽課，和現(xiàn)在作為一名準(zhǔn)教師坐在課室聽課是完全不同的感受，感覺自己學(xué)到了一些在

13、平時課堂上學(xué)不到的東西。在這里，我獲得的不僅是經(jīng)驗(yàn)上的收獲，更多是教學(xué)管理，課堂教學(xué)等的理念，以及他們帶給我的種種思考。教育見習(xí)實(shí)踐過程：聽課。教育見習(xí)的主要目的是讓學(xué)生在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，觀摩教師上課方法、技巧等。聽課是教育見習(xí)的主要內(nèi)容。我院規(guī)定在一周的見習(xí)中需完成至少6課的見習(xí)任務(wù)。我在教師的安排指導(dǎo)下，分別對高一、高二物理專業(yè)課型為主，其他課型齊頭的方式，積極主動的完成了聽課任務(wù)，收到良好的效果。我聽的第一節(jié)課是高二（8）班，這是一個平衡班，水平不如實(shí)驗(yàn)班高。在上課前?？迫卫蠋熞呀?jīng)跟我說了這個班的紀(jì)律是比較差的，而且成績也不是很好。在我聽課期間，確實(shí)有幾個學(xué)生在課堂上說話，但是我發(fā)現(xiàn)了

14、一個有趣的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象我在往后的幾個班都發(fā)現(xiàn)了，就是絕大部分的學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情都好高漲，積極舉手發(fā)言，積極參與課堂活動。我跟老師們提起這個現(xiàn)象的時候，科任老師就跟我說，一個班里不可能所有的學(xué)生都能全神貫注地聽完一節(jié)課，所以作為一名教師，應(yīng)該想辦法吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動的積極性，比如可以以小組為單位，以搶答計(jì)分的形式調(diào)動學(xué)生的積極性，這樣課堂氣氛就會活躍起來了。在為期兩周的見習(xí)工作中，我真的有很大的感觸，我第一次感受到自己已經(jīng)從一名學(xué)生向一名教師靠近，走在校園里，每當(dāng)有學(xué)生叫我一聲老師，我在感到無比自豪的同時，還感受到了自己的責(zé)任。見習(xí)工作結(jié)束了，我要回到學(xué)校繼續(xù)我的學(xué)習(xí)了，但是我會好好記住我從

15、*中學(xué)學(xué)到的一切，并應(yīng)用于我的專業(yè)學(xué)習(xí)中去。一、教學(xué)管理理念 在龍巖三中，從領(lǐng)導(dǎo)階層到一位普通的科任老師，都秉承以學(xué)生為主體的宗旨進(jìn)行學(xué)校的管理，進(jìn)行教學(xué)工作的開展。作為一個課程改革的示范學(xué)校，一個教育實(shí)驗(yàn)基地。這所學(xué)校鼓勵著老師做各種研究，各種改革。每個班主任都有著自己的管理經(jīng)驗(yàn)與管理宗旨。有了這種思想的自由，自然這里也就充滿著探索與嘗試，從而有所創(chuàng)造與進(jìn)步。在我見習(xí)的班集體中，班主任對他的學(xué)生說：“我要讓你們成為學(xué)習(xí)型的管理者，也是管理型的學(xué)習(xí)者?！边@樣一句簡單的話，讓我感到這里老師進(jìn)行班級管理的良苦用心。他們關(guān)心的不只是學(xué)生的學(xué)習(xí)，更多的是從一個完整的人的概念出發(fā)，去培養(yǎng)學(xué)生多

16、方面的素質(zhì)。二、教學(xué)理念 在見習(xí)期間，借著錄課的機(jī)會，我聽了很多的市級，校級的公開棵，還有理科實(shí)驗(yàn)班的課。在這些課堂上，讓我看到教學(xué)改革正在悄然進(jìn)行，有意識的老師正在努力體會“以學(xué)生為主體”的課堂模式。學(xué)生的創(chuàng)造也逐步成為教師追求的教學(xué)效果。其次，這里的老師也都在適應(yīng)著多媒體教學(xué)，信息化教學(xué)，使得課堂更加生動，資源更加豐富，學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的渠道也就更多。盡管，這種教學(xué)理念、教學(xué)模式的推廣仍然有很長的路，但似乎也并不遙遠(yuǎn)，相信，這股改革的浪潮會給教育領(lǐng)域帶來很大的沖擊。 三、實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn) 在上面，是我在這所學(xué)校感受最深刻，也是認(rèn)為最有意義的收獲。實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)上，由

17、于在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，也獲取了許多。 在班主任工作上，我認(rèn)識到了一個老師的表率作用是很大的，學(xué)生時刻看老師，作為一個老師，應(yīng)該從自己嚴(yán)格要求，并影響感染學(xué)生。這就要求師生之間的相互交流必須是貼心的，也是帶有希望的。見習(xí)期間，班主任老師教給了我許多的班級管理經(jīng)驗(yàn)。我想這些經(jīng)驗(yàn)是寶貴的，更為寶貴的是老師的主動精神。在他的言談中，看出一個老師對于班級管理的深度認(rèn)識。所以我想：一個好的班主任不應(yīng)只是從學(xué)習(xí)上給學(xué)生幫助，而是從一種“管理”的角度上去讓班級受益，讓班級體的每個成員成長。 教學(xué)工作上，由于指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)，我較好地完成了教學(xué)任務(wù)。同時，與合作伙伴一同對各種教學(xué)模式進(jìn)行了

18、探討，嘗試。盡管，有的時候沒有達(dá)到我們理想的效果，但也獲取了很多的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。在上了6節(jié)課后，我深刻體會到了了解學(xué)生學(xué)習(xí)水平，性格特征的重要性。一個老師在上課時，一定要圍繞著“學(xué)生能否學(xué)得更好，能否真正掌握方法”的主題，而不是從怎么上好我的一堂課出發(fā)?？梢?，一個優(yōu)秀的老師需要具備很多方面的素質(zhì)：扎實(shí)的專業(yè)知識，嫻熟的教學(xué)技能，正確的教學(xué)理念這次的見習(xí)，讓我從實(shí)踐中去思考自己在課堂上學(xué)到的知識，也對于理論知識有了更深刻的認(rèn)識。與其說在這里工作，不如說在這里學(xué)習(xí)。我接觸一個學(xué)校較完備的電教設(shè)備，了解了一個學(xué)校信息中心的大致運(yùn)作。電教工作有很多繁瑣的細(xì)節(jié)工作，但它是一個學(xué)校信息化教學(xué)的基礎(chǔ)，或者說推動者與宣傳者。我想，在以后工作中，有了這些經(jīng)驗(yàn)，我會更加容易上手，也能更好地把握工作。見習(xí)，是師范生重要的一課，付出了便有收獲。我很幸運(yùn)地在大三就參加了教育見