逆变器(文献综述)

PAGE5一、前言利用晶闸管电路把直流转变成交流电，这种对应于整流的逆向过程，定义为逆变[1]。如：应用逆变的电力机车，当再生制动时牵引电机作为发动机运行，把产生的电能反送到交流电网中。当牵引制动时逆变器则为其提供交流电，驱动电机。把直流电逆变为某一频率的交流电供给负载称为无源逆变；把直流电逆变为交流电反送到电网称为有源逆变[2]。随着科技的不断发展，各种仪器对逆变器的要求越来越高，各种行业对电气设备的控制要求也越来越高。高性能的逆变电路是工业发展的基本保证。逆变器横跨电力、电子、微处理器等领域。目前IGBT模块组成功率逆变器具有工作电压底的缺点，采用三电平NPC主电路，可将IGBT电压降低至两电平电路的一半左右[3].为了适应于大容量，高电压，电流谐波含量少的要求，本文通过查阅大量相关研究学者的论文，以及专家的文献综述，发现逆变器的各方面研究方法及其最前沿的研究成果和趋势。本文主要分析逆变器各种不一样的控制策略之间的联系、缺点、优点；最后提出一些个人看法和认识。相信逆变器技术在未来会有很大的突破和进步。二、主题逆变器毋庸置疑成为现代工业在中高压调速领域，交流柔性供电系统的无功率补偿中关键的技术支点。对逆变器的拓扑结构和调制策略也进行深入的研究，本文首先论述中高压三电平逆变器的发展现状，然后重点分析三电平逆变器的控制策略。1.逆变器的发展现状及研究趋势。于1931年有人研究逆变器的工作原理，直到1948年美国西屋电气公司研制出第一台3KHz感应加热逆变器。随着晶闸管SCR的诞生，为正弦波逆变器的发展创造了条件。20世纪70年代，可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（BJT）的诞生使逆变技术得到发展应用。到了20世纪80年代，功率场效管（MOSFET）、绝缘栅极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管（MCT）以及静电感应功率器件的诞生为逆变器向大容量方向奠定了基础，因此电力电子器件的发展为逆变技术高频化，大容量创造了条件。80年代后，逆变技术从应用低速器件、低开关频率逐渐向高速器件，高开关频率方向发展。1977年德国学者Holtz首次提出三电平变换拓扑，其主电路采用常规的两电平电路，仅在每相桥臂带一对开关管作为辅助中点进行箝位。1980年，日本长冈科技大学A.Nabae等人将辅助开关管换成一对箝位二极管，分别和上下桥臂串联的开关管相连以辅助中点箝位，称为二极管中点箝位式三电平变换器[8]，这种变换器控制容易，主开关管关断时仅承受直流侧一半的电压，因此更适合大功率场合使用。对三电平逆变器的研究，不仅仅停留在理论上，控制技术方面，而且在系统设计和工程应用等方面都会深入研究。逆变器的发展趋势将集中在以下几个方面：（1）新型主电路拓扑，三电平的高压，大容量等特点，主要由主电路大量的开关决定，而主电路的构成元件的性能提高，将会出现更新，更好的新型电路拓扑结构，从而引发三电平逆变器更大的发展；（2）高压、大电流功率器件技术的发展，会推动大功率中高压功率变换技术的发展；（3）控制策略和控制方法方面的进展，三电平逆变器中主电路元件的增加，会引发控制策略的多样化，而找到简单、可靠、适用的控制策略是中高电压变频技术的关键技术之一；（4）电压、电流的检测与检测信号传输，中高压逆变器的电压很高，要是某种原因在控制电路中错误的引入高压，将会对系统甚至人身安全造成巨大危险。光学电压、电流传感器具有线性度好、运行安全、绝缘性好、体积小、成本低、抗电磁干扰能力强、频带宽、交直流均可测量等优点，是目前一个研究热点。2．逆变器的类型微电子技术的发展为逆变技术的实用化创造了平台，根据电源性质分为电压源型逆变器与电流源型逆变器；根据主电路拓扑结构分为半桥式逆变器、全桥式逆变器、推挽式逆变器；根据功率流动方向分为单向逆变器、双向逆变器。逆变器控制技术有矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊逻辑控制技术等[4]，3．逆变器的控制策略逆变器的拓扑结构性能即使很高，要是没有一种适应的控制策略也发挥不了逆变器的作用。逆变器的控制策略主要有以下几种：（1）阶梯波脉宽调制，阶梯波调制是使用阶梯波来逼近正弦波，比较直观的方法，在阶梯波调制中，可以选择每一个电平持续的时间长短，来实现低次谐波的消除和抑制。（2）注入2次谐波，为了提高直流母线电压的利用率，参照而电平电路方法注入谐波方法，提高基波输出电压的幅值。（3）逆变器通过控制系统中电子开关的开通和断开来完成DC-AC。按照冲量一样而形状各异的窄脉冲加载具有惯性的环节上时的效果基本相同，即采样控制理论的冲量等效原理，PWM脉宽调制技术通过限定开关周期而更改导通比以实现输出电压控制[2]。逆变器的输出可分为单相或者多相，无论单相还是多相，其基本组成单元仍然是单相半桥逆变[5]。PWM逆变器具有很广泛的应用范围，不仅体现在DC-AC转换，还应用在一些AC-AC转换的情况。而在一些AC-AC转换时还需要DC-AC转换作为中介。（4）SPWM正弦脉宽调制，正弦脉宽调制使用三角波形和参考波形比较，通过三角波进行核实的移相，实现选定次数波的消除，该调制策略存在功率管的开关频率高，开关损耗大，装置效率低的缺点。软开关技术、多电平技术、并联技术、数字化控制等技术近年来被SPWM逆变器应用的越来越多。其中数字化已成为当今逆变器发展的主流。SPWM逆变器的数字化控制技术：随着数字信号处理技术不断发展，逆变器数字控制越来越多的应用。其中SPWM控制技术使得逆变器的性能得到提高，安全性更好，干扰更小。模拟控制技术自身存在固有缺点，由于硬件上使用大量的分立元件盒电路板，其性能会随着元件的老化，温度变化大大降低。数字化控制技术比模拟控制技术具有控制灵活，系统升级容易，数字控制的微处理器资源丰富等特点。（5）SVPWM控制策略，SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。SVPWM技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。三、总结结合各方面的文献资料对于先研究的三相逆变电路的控制策略有了很大的了解，三电平逆变器比传统二电平逆变器在直交流能量转换，高压变频调速方面具有很大的优势，控制策略灵活、丰富多样，输出电压的相位和幅值便于调节和控制，而且能达到更低的谐波畸形[7]，更加适用于中高压设备的应用。个人认为对于逆变器的拓扑结构元件越多，逆变器的开关工作状态设置要合理性，以致逆变器散热性好，开关不会出现烧毁；三电平SVPWM控制策略，由于它的状态相对于二电平SVPWM控制过多，状态间的转换有时还需要借助其他的基本状态，因而，选择有效的中间状态是很重要的；三电平逆变器是将DC转换成AC，因此DC部分的电容中点电压漂移和窄脉冲问题需要解决；逆变器如果使用软开关技术可以减小逆变器的体积、重量，提高逆变器的开关频率。逆变技术将不同的直流电能转换成不同的稳定的或者变化形式的交流电提供设备使用，相信未来逆变器技术可以灵活的调节输出电压或电流的幅值和频率，控制速度，保护性能好，使用电设备小型化，高效节能，具有更好的稳定性。四、参考文献[1]李宏.现代电力电子技术基础[M].机械工业出版社，2021.1.[2]高学民.电力电子与变流技术[M]山东科学技术出版社，2021.[3]陈效国.三点式逆变器在磁通轨迹控制下主电路的分析[J].机车电传动，1995（6）：13219.[4]李序葆.电力电子器件及其应用[M].机械工业出版社，2021.[5]杨晶琦.电力电子器件与设计[M].国防工业出版社，2021.[6]张兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京，机械工业出版社，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.

论大学生写作能力写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。”对于大学生的写作能力应包含什么，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何提高大学生的写作能力的问题必须得到社会的广泛关注，并且提出对策去实施解决。二、造成大学生应用文写作困境的原因：（一）大学写作课开设结构不合理。就目前中国多数高校的学科设置来看，除了中文专业会系统开设写作的系列课程外，其他专业的学生都只开设了普及性的《大学语文》课。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，而我们的课程设置仅把这一任务交给了大学语文教师，可大学语文教师既要在有限课时时间内普及相关经典名著知识，又要适度提高学生的鉴赏能力，且要教会学生写作规律并提高写作能力，任务之重实难完成。（二）对实用写作的普遍性不重视。“大学语文”教育已经被严重地“边缘化”。目前对中国语文的态度淡漠，而是呈现出全民学英语的大好势头。中小学如此，大学更是如此。对我们的母语中国语文，在大学反而被漠视，没有相关的课程的设置，没有系统的学习实践训练。这其实是国人的一种偏见。应用写作有它自身的规律和方法。一个人学问很大，会写小说、诗歌、戏剧等，但如果不晓得应用文写作的特点和方法，他就写不好应用文。（三）部分大学生学习态度不端正。很多非中文专业的大学生对写作的学习和训练都只是集中在《大学语文》这一门课上，大部分学生只愿意被动地接受大学语文老师所讲授的文学经典故事，而对于需要学生动手动脑去写的作文，却是尽可能应付差事，这样势必不能让大学生的写作水平有所提高。（四）教师的实践性教学不强。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，但在教学中有不少教师过多注重理论知识，实践性教学环节却往往被忽视。理论讲了一大堆，但是实践却几乎没有，训练也少得可怜。阅读与写作都需要很强的实践操作，学习理论固然必不可少，但是阅读方法和写作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我们的大学生的写作水平着实令人堪忧，那么如何走出这一困境，笔者提出一些建议，希望能对大学生写作水平的提高有所帮助。三、提高大学生应用写作能力的对策（一）把《应用写作》课设置为大学生的必修课。在中国的每一所大学，《应用写作》应该成为大学生的必修课。因为在这个被某些人形容为实用主义、功利主义甚嚣尘上的时代，也是个人生存竞争最激烈的时代，人们比任何时代都更需要学会写作实用性的文章，比如职场竞争中的求职信，生活中的财经文书、法律文书等，以提高个人的生存竞争能力。（二）端正大学生的学习态度。首先，要让大学生充分认识到实用写作课的重要性，这门课关乎到他人生的每一个方面，诸如就职，求爱，理财，人际交往等，是他终生都需要使用的一些基础性的知识，也是他必备的一项生存技能。其次，实用写作有它自身的规律和方法。它不是你想怎样写都行的，它有严格的格式性的要求，所以需要系统的研究学习。最后，实用写作课的实践性非常强，所以学生们不能只学不练，并且要克服手懒的坏习惯，勤学勤练，为今后的工作生活打好基础。（三）注重实践课的训练。要提高大学生的实用写作能力，那么实践写作环节是必不可少的。要想使学员真正具备实用写作能力，必须重视实用写作训练，力求使理论讲授与写作训练互相紧扣进行。教师在授课过程中，应该把理论教学的部分适当压缩，把更多的时间用来实践训练。在训练之前，可以通过对优秀案例的精讲分析，让学生掌握基本的写作规律，然后趁热打铁，让学生立即开始写作训练，最后通过大家互评，教师点评的方式，起到举一反三的作用，让学生知道应该如何写，还要写出来，并且知道写得怎么样。此外，在教学上，教师也可以与学生一起探讨如何学习，如《实用写作》这门课程，如何上，怎样上，都可以让学生参与进来，让学生编制一些案例，在课堂上与大家分享，一起讨论。这样，一方面调动大家的学习热情，另一方面，又提高他们综合分析能力。学生只有在实践中才能真正掌握和把握实用写作的技巧和方法。（四）大学写作教师要加强自身能力的提高。要提高大学生的实用写作能力，那么作为教练员的大学写作教师就应