逆變器(文獻(xiàn)綜述)

PAGE5一、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)洌娖降母邏?，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，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[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.[7]Peng,F.Z,Ageneralizedmultilevelinvertertopologywithselfvoltagebalancing[A].IEEEIAS.2021,(3):2024-2031.[8]HabaeA,TakahashiI,AkagiH.Anewneutral-pointclampedPWMinverterA.IEEEinpplSocAnnuMeeting,Konf-ber2.IEEE,1980:761-766.

論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進(jìn)行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實(shí)，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸?zé)o點(diǎn)墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實(shí)用的文章，而且非寫得既通順又扎實(shí)不可?！睂τ诖髮W(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學(xué)生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學(xué)生個人還是對于院系和學(xué)校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學(xué)生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注，并且提出對策去實(shí)施解決。二、造成大學(xué)生應(yīng)用文寫作困境的原因：（一）大學(xué)寫作課開設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國多數(shù)高校的學(xué)科設(shè)置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設(shè)寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學(xué)生都只開設(shè)了普及性的《大學(xué)語文》課。學(xué)生寫作能力的提高是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的任務(wù)，而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學(xué)語文教師，可大學(xué)語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識，又要適度提高學(xué)生的鑒賞能力，且要教會學(xué)生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務(wù)之重實(shí)難完成。（二）對實(shí)用寫作的普遍性不重視?！按髮W(xué)語文”教育已經(jīng)被嚴(yán)重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學(xué)英語的大好勢頭。中小學(xué)如此，大學(xué)更是如此。對我們的母語中國語文，在大學(xué)反而被漠視，沒有相關(guān)的課程的設(shè)置，沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練。這其實(shí)是國人的一種偏見。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學(xué)問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點(diǎn)和方法，他就寫不好應(yīng)用文。（三）部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學(xué)生對寫作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練都只是集中在《大學(xué)語文》這一門課上，大部分學(xué)生只愿意被動地接受大學(xué)語文老師所講授的文學(xué)經(jīng)典故事，而對于需要學(xué)生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應(yīng)付差事，這樣勢必不能讓大學(xué)生的寫作水平有所提高。（四）教師的實(shí)踐性教學(xué)不強(qiáng)。學(xué)生寫作能力的提高是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的任務(wù)，但在教學(xué)中有不少教師過多注重理論知識，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實(shí)踐卻幾乎沒有，訓(xùn)練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強(qiáng)的實(shí)踐操作，學(xué)習(xí)理論固然必不可少，但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我們的大學(xué)生的寫作水平著實(shí)令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學(xué)生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學(xué)生應(yīng)用寫作能力的對策（一）把《應(yīng)用寫作》課設(shè)置為大學(xué)生的必修課。在中國的每一所大學(xué)，《應(yīng)用寫作》應(yīng)該成為大學(xué)生的必修課。因?yàn)樵谶@個被某些人形容為實(shí)用主義、功利主義甚囂塵上的時代，也是個人生存競爭最激烈的時代，人們比任何時代都更需要學(xué)會寫作實(shí)用性的文章，比如職場競爭中的求職信，生活中的財經(jīng)文書、法律文書等，以提高個人的生存競爭能力。（二）端正大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。首先，要讓大學(xué)生充分認(rèn)識到實(shí)用寫作課的重要性，這門課關(guān)乎到他人生的每一個方面，諸如就職，求愛，理財，人際交往等，是他終生都需要使用的一些基礎(chǔ)性的知識，也是他必備的一項(xiàng)生存技能。其次，實(shí)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。它不是你想怎樣寫都行的，它有嚴(yán)格的格式性的要求，所以需要系統(tǒng)的研究學(xué)習(xí)。最后，實(shí)用寫作課的實(shí)踐性非常強(qiáng)，所以學(xué)生們不能只學(xué)不練，并且要克服手懶的壞習(xí)慣，勤學(xué)勤練，為今后的工作生活打好基礎(chǔ)。（三）注重實(shí)踐課的訓(xùn)練。要提高大學(xué)生的實(shí)用寫作能力，那么實(shí)踐寫作環(huán)節(jié)是必不可少的。要想使學(xué)員真正具備實(shí)用寫作能力，必須重視實(shí)用寫作訓(xùn)練，力求使理論講授與寫作訓(xùn)練互相緊扣進(jìn)行。教師在授課過程中，應(yīng)該把理論教學(xué)的部分適當(dāng)壓縮，把更多的時間用來實(shí)踐訓(xùn)練。在訓(xùn)練之前，可以通過對優(yōu)秀案例的精講分析，讓學(xué)生掌握基本的寫作規(guī)律，然后趁熱打鐵，讓學(xué)生立即開始寫作訓(xùn)練，最后通過大家互評，教師點(diǎn)評的方式，起到舉一反三的作用，讓學(xué)生知道應(yīng)該如何寫，還要寫出來，并且知道寫得怎么樣。此外，在教學(xué)上，教師也可以與學(xué)生一起探討如何學(xué)習(xí)，如《實(shí)用寫作》這門課程，如何上，怎樣上，都可以讓學(xué)生參與進(jìn)來，讓學(xué)生編制一些案例，在課堂上與大家分享，一起討論。這樣，一方面調(diào)動大家的學(xué)習(xí)熱情，另一方面，又提高他們綜合分析能力。學(xué)生只有在實(shí)踐中才能真正掌握和把握實(shí)用寫作的技巧和方法。（四）大學(xué)寫作教師要加強(qiáng)自身能力的提高。要提高大學(xué)生的實(shí)用寫作能力，那么作為教練員的大學(xué)寫作教師就應(yīng)