【摘 要】
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随着电力电子行业的不断发展前进,电能已经成为人民日常生活中使用最为普遍的能源。电能的广泛应用虽然为人民生活提供了方便,但同时也带来了诸如电击事故、电气火灾等隐患。本文通过研究基于高频变压器的单相隔离电源,使其能产生与地隔离的安全交流电供人们使用,从而大大减少了电气火灾的发生概率。而作为一款电源,尤其是在非线性负载的条件下其输出的波形质量是很重要的,逆变控制环节成为了电源控制的关键。本文的主要研究内
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随着电力电子行业的不断发展前进,电能已经成为人民日常生活中使用最为普遍的能源。电能的广泛应用虽然为人民生活提供了方便,但同时也带来了诸如电击事故、电气火灾等隐患。本文通过研究基于高频变压器的单相隔离电源,使其能产生与地隔离的安全交流电供人们使用,从而大大减少了电气火灾的发生概率。而作为一款电源,尤其是在非线性负载的条件下其输出的波形质量是很重要的,逆变控制环节成为了电源控制的关键。本文的主要研究内容如下:(1)首先分析了各类电气火灾事故发生的原因以及目前常用的电气防范措施,提出了一种基于高频变压器的单相隔离型电源,通过高频变压器将输出与输入实现电气隔离,从而消除漏电流;然后对该电源的主要控制环节即最后的逆变输出环节进行了数学建模及分析,并利用MATLAB软件进行了开环仿真,为后续控制器的设计提供了基础。(2)针对系统负载适应性弱和输出阻抗导致输出波形畸变的问题,设计了一种基于BP神经网络自适应的PID控制器对电源的逆变系统加以控制,其基于BP神经网络的基本原理,对传统的PID控制进行了优化。然后利用MATLAB软件对算法进行了仿真分析,得出BP神经网络自适应PID控制在一般负载下拥有良好动态特性和静态稳定,但在整流型负载的情况下静态特性不佳的结论。(3)针对BP神经网络PID控制在整流型负载下静态特性不佳的问题,选取了重复控制来弥补不足,形成复合控制。分析了重复控制的基本原理及其控制器的设计步骤,然后将BP神经网络PID控制和重复控制相结合形成复合控制,并对其进行了仿真分析,通过仿真结果证明了该系统能够兼顾良好动态特性和静态特性。(4)最后,根据具体的项目需求,完成了对电源的软、硬件设计,搭建了一台以STM32F405为控制芯片的容量为6KVA的样机,并对其进行了系统安全性测试、常规负载的满载长时间运行测试以及整流型负载下的输出电压波形测试。根据实验测试结果,验证了该样机的安全性、实用性,以及本文所设计的复合控制算法的正确性。
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