逆變器(文獻綜述)

PAGE5一、前言利用晶閘管電路把直流轉變成交流電，這種對應于整流的逆向過程，定義為逆變[1]。如：應用逆變的電力機車，當再生制動時牽引電機作為發(fā)動機運行，把產生的電能反送到交流電網中。當牽引制動時逆變器則為其提供交流電，驅動電機。把直流電逆變?yōu)槟骋活l率的交流電供給負載稱為無源逆變；把直流電逆變?yōu)榻涣麟姺此偷诫娋W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、微處理器等領域。目前IGBT模塊組成功率逆變器具有工作電壓底的缺點，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研究學者的論文，以及專家的文獻綜述，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、優(yōu)點；最后提出一些個人看法和認識。相信逆變器技術在未來會有很大的突破和進步。二、主題逆變器毋庸置疑成為現(xiàn)代工業(yè)在中高壓調速領域，交流柔性供電系統(tǒng)的無功率補償中關鍵的技術支點。對逆變器的拓撲結構和調制策略也進行深入的研究，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70年代，可關斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（BJT）的誕生使逆變技術得到發(fā)展應用。到了20世紀80年代，功率場效管（MOSFET）、絕緣柵極晶體管(IGBT)、MOS控制晶閘管（MCT）以及靜電感應功率器件的誕生為逆變器向大容量方向奠定了基礎，因此電力電子器件的發(fā)展為逆變技術高頻化，大容量創(chuàng)造了條件。80年代后，逆變技術從應用低速器件、低開關頻率逐漸向高速器件，高開關頻率方向發(fā)展。1977年德國學者Holtz首次提出三電平變換拓撲，其主電路采用常規(guī)的兩電平電路，僅在每相橋臂帶一對開關管作為輔助中點進行箝位。1980年，日本長岡科技大學A.Nabae等人將輔助開關管換成一對箝位二極管，分別和上下橋臂串聯(lián)的開關管相連以輔助中點箝位，稱為二極管中點箝位式三電平變換器[8]，這種變換器控制容易，主開關管關斷時僅承受直流側一半的電壓，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，控制技術方面，而且在系統(tǒng)設計和工程應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）新型主電路拓撲，三電平的高壓，大容量等特點，主要由主電路大量的開關決定，而主電路的構成元件的性能提高，將會出現(xiàn)更新，更好的新型電路拓撲結構，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的發(fā)展，會推動大功率中高壓功率變換技術的發(fā)展；（3）控制策略和控制方法方面的進展，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的關鍵技術之一；（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。光學電壓、電流傳感器具有線性度好、運行安全、絕緣性好、體積小、成本低、抗電磁干擾能力強、頻帶寬、交直流均可測量等優(yōu)點，是目前一個研究熱點。2．逆變器的類型微電子技術的發(fā)展為逆變技術的實用化創(chuàng)造了平臺，根據電源性質分為電壓源型逆變器與電流源型逆變器；根據主電路拓撲結構分為半橋式逆變器、全橋式逆變器、推挽式逆變器；根據功率流動方向分為單向逆變器、雙向逆變器。逆變器控制技術有矢量控制技術、多電平變換技術、重復控制、模糊邏輯控制技術等[4]，3．逆變器的控制策略逆變器的拓撲結構性能即使很高，要是沒有一種適應的控制策略也發(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）階梯波脈寬調制，階梯波調制是使用階梯波來逼近正弦波，比較直觀的方法，在階梯波調制中，可以選擇每一個電平持續(xù)的時間長短，來實現(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脈寬調制技術通過限定開關周期而更改導通比以實現(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用范圍，不僅體現(xiàn)在DC-AC轉換，還應用在一些AC-AC轉換的情況。而在一些AC-AC轉換時還需要DC-AC轉換作為中介。（4）SPWM正弦脈寬調制，正弦脈寬調制使用三角波形和參考波形比較，通過三角波進行核實的移相，實現(xiàn)選定次數(shù)波的消除，該調制策略存在功率管的開關頻率高，開關損耗大，裝置效率低的缺點。軟開關技術、多電平技術、并聯(lián)技術、數(shù)字化控制等技術近年來被SPWM逆變器應用的越來越多。其中數(shù)字化已成為當今逆變器發(fā)展的主流。SPWM逆變器的數(shù)字化控制技術：隨著數(shù)字信號處理技術不斷發(fā)展，逆變器數(shù)字控制越來越多的應用。其中SPWM控制技術使得逆變器的性能得到提高，安全性更好，干擾更小。模擬控制技術自身存在固有缺點，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)字化控制技術比模擬控制技術具有控制靈活，系統(tǒng)升級容易，數(shù)字控制的微處理器資源豐富等特點。（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元件組成的特定開關模式產生的脈寬調制波，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)，著眼于如何使電機獲得理想圓形磁鏈軌跡。SVPWM技術與SPWM相比較，繞組電流波形的諧波成分小，使得電機轉矩脈動降低，旋轉磁場更逼近圓形，而且使直流母線電壓的利用率有了很大提高，且更易于實現(xiàn)數(shù)字化。三、總結結合各方面的文獻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換，高壓變頻調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節(jié)和控制，而且能達到更低的諧波畸形[7]，更加適用于中高壓設備的應用。個人認為對于逆變器的拓撲結構元件越多，逆變器的開關工作狀態(tài)設置要合理性，以致逆變器散熱性好，開關不會出現(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轉換成AC，因此DC部分的電容中點電壓漂移和窄脈沖問題需要解決；逆變器如果使用軟開關技術可以減小逆變器的體積、重量，提高逆變器的開關頻率。逆變技術將不同的直流電能轉換成不同的穩(wěn)定的或者變化形式的交流電提供設備使用，相信未來逆變器技術可以靈活的調節(jié)輸出電壓或電流的幅值和頻率，控制速度，保護性能好，使用電設備小型化，高效節(jié)能，具有更好的穩(wěn)定性。四、參考文獻[1]李宏.現(xiàn)代電力電子技術基礎[M].機械工業(yè)出版社，2021.1.[2]高學民.電力電子與變流技術[M]山東科學技術出版社，2021.[3]陳效國.三點式逆變器在磁通軌跡控制下主電路的分析[J].機車電傳動，1995（6）：13219.[4]李序葆.電力電子器件及其應用[M].機械工業(yè)出版社，2021.[5]楊晶琦.電力電子器件與設計[M].國防工業(yè)出版社，2021.[6]張兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京，機械工業(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.

論大學生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進行選擇、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，積累越厚實，寫作就越有基礎，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸無點墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學生的寫作能力較為欠缺。一、大學生應用文寫作能力的定義那么，大學生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經說過，“大學畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實用的文章，而且非寫得既通順又扎實不可?！睂τ诖髮W生的寫作能力應包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認為：大學生寫作能力應包括應用寫作能力和文學寫作能力，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，對于大學生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認為寫作論文的能力可以包含在應用寫作能力之中。大學生寫作能力的體現(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)論文無論是對于學生個人還是對于院系和學校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關注，并且提出對策去實施解決。二、造成大學生應用文寫作困境的原因：（一）大學寫作課開設結構不合理。就目前中國多數(shù)高校的學科設置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學生都只開設了普及性的《大學語文》課。學生寫作能力的提高是一項艱巨復雜的任務，而我們的課程設置僅把這一任務交給了大學語文教師，可大學語文教師既要在有限課時時間內普及相關經典名著知識，又要適度提高學生的鑒賞能力，且要教會學生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務之重實難完成。（二）對實用寫作的普遍性不重視?！按髮W語文”教育已經被嚴重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學英語的大好勢頭。中小學如此，大學更是如此。對我們的母語中國語文，在大學反而被漠視，沒有相關的課程的設置，沒有系統(tǒng)的學習實踐訓練。這其實是國人的一種偏見。應用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應用文寫作的特點和方法，他就寫不好應用文。（三）部分大學生學習態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學生對寫作的學習和訓練都只是集中在《大學語文》這一門課上，大部分學生只愿意被動地接受大學語文老師所講授的文學經典故事，而對于需要學生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應付差事，這樣勢必不能讓大學生的寫作水平有所提高。（四）教師的實踐性教學不強。學生寫作能力的提高是一項艱巨復雜的任務，但在教學中有不少教師過多注重理論知識，實踐性教學環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實踐卻幾乎沒有，訓練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強的實踐操作，學習理論固然必不可少，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，我們的大學生的寫作水平著實令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學生應用寫作能力的對策（一）把《應用寫作》課設置為大學生的必修課。在中國的每一所大學，《應用寫作》應該成為大學生的必修課。因為在這個被某些人形容為實用主義、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會寫作實用性的文章，比如職場競爭中的求職信，生活中的財經文書、法律文書等，以提高個人的生存競爭能力。（二）端正大學生的學習態(tài)度。首先，要讓大學生充分認識到實用寫作課的重要性，這門課關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性的知識，也是他必備的一項生存技能。其次，實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，它有嚴格的格式性的要求，所以需要系統(tǒng)的研究學習。最后，實用寫作課的實踐性非常強，所以學生們不能只學不練，并且要克服手懶的壞習慣，勤學勤練，為今后的工作生活打好基礎。（三）注重實踐課的訓練。要提高大學生的實用寫作能力，那么實踐寫作環(huán)節(jié)是必不可少的。要想使學員真正具備實用寫作能力，必須重視實用寫作訓練，力求使理論講授與寫作訓練互相緊扣進行。教師在授課過程中，應該把理論教學的部分適當壓縮，把更多的時間用來實踐訓練。在訓練之前，可以通過對優(yōu)秀案例的精講分析，讓學生掌握基本的寫作規(guī)律，然后趁熱打鐵，讓學生立即開始寫作訓練，最后通過大家互評，教師點評的方式，起到舉一反三的作用，讓學生知道應該如何寫，還要寫出來，并且知道寫得怎么樣。此外，在教學上，教師也可以與學生一起探討如何學習，如《實用寫作》這門課程，如何上，怎樣上，都可以讓學生參與進來，讓學生編制一些案例，在課堂上與大家分享，一起討論。這樣，一方面調動大家的學習熱情，另一方面，又提高他們綜合分析能力。學生只有在實踐中才能真正掌握和把握實用寫作的技巧和方法。（四）大學寫作教師要加強自身能力的提高。要提高大學生的實用寫作能力，那么作為教練員的大學寫作教師就應