采用SABER软件对逆变器输出LC滤波的仿真-免费论文
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采用SABER软件对逆变器输出LC滤波的仿真
【铁道供电论文栏目提醒】:文章导读:在新的一年中，各位网友都进入紧张的学习或是工作阶段。&&&&网学会员整理了铁道供电论文-采用SABER软件对逆变器输出LC滤波的仿真 - 其它论文的相关内容供大家参考，祝大家在新的一年里工作和学习顺利！
铁道部科学研究院硕士学位论文采用SABER软件对逆变器输出LC滤波的仿真姓名宋术全申请学位级别硕士专业电力系统及其自动化指导教师李红&&采用SABER软件对逆变器输出LC滤波的仿真为[网学网-网友上传，谢谢支持]。铁道科学研究院硕士学位论文摘要电力电子系统的计算机仿真已经成为其产品设计研发过程中一个很重要的环节、和是目前国际上最为流行的三大电力电子系统仿真软件。&&&&软件以其强大的功能、开放的软件环境日益成为电力电子系统仿真的首选跟另外两种软件相比其仿真速度更快、收敛性更好、仿真结果的准确性更高。&&&&为了降低逆变器输出电压的谐波简单且实用的方法是在逆变器的交流输出侧加装。&&&&滤波器。&&&&滤波器是低通滤波电路它可阱有效地抑制高次谐波。&&&&但它不能消除交流电压中的低次谐波尤其是在乙滤波器的转折频率附近的谐波还被放大了。&&&&不同的滤波参数对输出电压的谐波含量影响很大滤波参数选取不当会使滤波效果不能满足设计要求。&&&&以前为了选择滤波参数人们需要重复试验并反复比较耗时耗力。&&&&计算机仿真为人们提供了一种研究电力电子电路的方法通过仿真可以加深人们对电路与系统工作原理的理解、加速设计周期和节约开发成本。&&&&建模和计算机仿真并对比不同参数下的滤波效果和差异在兼顾滤波环节重量的同时可以得到合适的滤波效果为产品设计研发提供参考。&&&&本文结合铁科院机辆所研制客车空调逆变电源采用软件进行仿真具体分析了影响逆变器输出电压谐波的诸因素及特点本文还定量分析了不同载波频率、不同互锁时间以及不同负载工况下线电压谐波含量的变化。&&&&最后通过仿真得到客车逆变电源不同的滤波参数与逆变器输出电压谐波含量的关系。&&&&关键词逆变器计算机仿真谐波铁道科学研究院硕七学位论文。&&&&’。&&&&、曲’’原创性声明本人声明所量交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。&&&&除论文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。&&&&与我共同工作的同志对本研究所作的贡献已在论文的致谢语中作了明确的说明。&&&&作者签名名毒毒年月铁道科学研究院硕士学位论文课题来源和研究目的课题的背景及来源第一章绪言铁道车辆目前是我国一种主要的交通工具对于用电量较大而且是固定编组的列车可采用全列车集中供电方式也可以采用机车供电方式。&&&&给客车供电的电源可以由发电车供给也可以是由接触网通过机车提供的。&&&&我国铁路电气化接触网供电的额定电压为单相工频由接触网供电的旅客列车通过电力机车牵引变压器的两个辅助绕组将受电弓取得的单相工频的电压转变为单相工频或者的电压容量为…。&&&&在空调列车上采用了较多的电机负载必须供给三相工频交流电。&&&&目前比较常用的是列车供电系统电力机车主变压器的两个辅助绕组输出的单相工频交流电经过整流环节变成直流电然后通过机车与客车以及客车车厢之间的电力连接器向旅客列车供电。&&&&目前在采用供电系统的列车上每节车厢都设置一台三相逆变器将机车供给的的直流电逆变为三相交流电给客车空调以及其它一些三相用电设备供电。&&&&由铁道科学研究院机车车辆研究所以下简称“铁科院机辆所”研制的型客车空调逆变电源以下简称“客车逆变电源”已经应用于采用供电系统的、两种车型中。&&&&电力电子设备的存在不可避免地在三相交流电中引入了谐波谐波对用电设备产生诸多不良的影响谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低使电器设备过热、产生振动和噪声并使绝缘老化使寿命缩短甚至发生故障或烧毁谐波引起系统局部并联谐振或串联谐振使谐波含量放大造成电容器等设备烧毁。&&&&谐波还会引起继电保护和自动装置误动作使电能计量出现混乱。&&&&对于电源系统外部谐波产生的辐射对通信设备和电子设备会产生严重干扰对谐波研究和抑制已经成为电力电子设备研发过程中一个重要的问题。&&&&铁科院机辆所型客车逆变电源的研究人员从设计研发之初在兼顾各方面的情况下就直致力于提高输出电源的质量降低输出电压的谐波。&&&&同时研发人员也意识到如果单纯地追求输出电压谐波含量的降低相应地在其它方面会付出很大的代价例如第页铁道科学研究院硕士学位论文设各的重量、可靠性和造价等方面。&&&&作为一个成熟的产品型客车逆变电源已经广‘泛应用于采用供电系统的客车上基于此研究人员提出在逆变电源不做大的改动的前提下找出输出电压谐波含量与滤波电感电容之间的关系在确保输出电压满足实际要求的情况下尽量降低滤波电感、电容尤其是电感的重量从而提高逆变电源的单位重量功率。&&&&研究的目的、意义及现状由于计算机技术取得了长足的进步以计算机为基础的仿真技术己经逐渐渗透到各个领域。&&&&用计算机仿真的办法来研究电力电子技术大大地促进了产品研究、开发水平的提高它可以加深研发人员对电路与系统工作原理的理解加速设计周期和节约开发成本。&&&&通过订算机对电力电子产品进行仿真已经成为电源系统设计的关键技术之一在电力电子产品的设计中占有越来越重要的地位。&&&&在欧美等国家越来越多的科研工作者意识到前期精确仿真对于实际设备调试重要的指导价值因此在产品开发的前期投入更大的精力进行仿真。&&&&对于仿真的重视又相应推动了仿真技术的研究和广泛应用同时也涌现出了一系列方便、实用的仿真软件。&&&&电力电子产品的开发首先按照要求仿真比较不同方案的优劣以及具体参数的选取然后才进入实际设备的组装调试阶段。&&&&相比较而言国内对于电力电子仿真的应用才刚刚进入起步阶段。&&&&虽然人们也已经逐渐意识到前期仿真的重要性目前不少研发人员对仿真软件使用掌握不够熟练未能充分利用强大的手段来进行分析和设计导致在设计中走不必要的弯路甚至有时候造成设计的失败。&&&&此外正版仿真软件价格昂贵也造成其难以广泛推广的一个重要原因。&&&&多数情况下产品的开发仍然停留在依靠经验的基础上进行实际设备调试。&&&&仿真软件的选择各种仿真软件的优缺点及仿真软件的选择目前应用于电力电子仿真方面的软件很多。&&&&是在年由公司推出的软件也是目前国内外应用最为普及的一种。&&&&在电路仿真方面它的功能可以浇是非常强大同时拥有比其它仿真软件都完善的元件库广泛应用于各种第页铁道科学研究院硕士学位论文电路分析。&&&&的元件模型的特性与实际元件的特性分相似因而它的仿真波形与实验电路的测试结果相近对电路设计有重要指导意义。&&&&过去普遍认为的的仿真数据处理量庞大仿真和处理速度慢等缺点也随着计算机数据处理能力的日益提高而得到改善。&&&&虽然应用越来越广泛但是也存在着明显的缺点。&&&&由于软件原先主要是针对信息电子电路设计而开发的因此器件的模型都是针对小功率电子器件的对于电力电子电路中所用的大功率器件存在的高电压、大注入现象不尽适用有时甚至会导致错误的结果。&&&&采用变步长算法对于以周期性的开关状态变化的电力电子电路而言将造成大量的时间耗费在寻求合适的步长上面从而导致计算时间的延长有时甚至不收敛。&&&&另外在磁性元件的模型方面也有待加强。&&&&是由公司推出另外一种可以用于电力电子产品仿真的软件它除了传统的矩阵运算之外还提供了实用工具箱在模块库中建立了专门用于电力电子仿真的器件模型仿真的优点是数据处理十分有效、精确运行速度较快资料的兼容性非常好便于资料的后续处理与分析尤其是在控制特性的研究分析中应用十分方便也比较为大家所接受。&&&&但仿真用的元器件多为理想情况真实性较差。&&&&是一种功能更为强大的仿真软件被誉为全球最先进的系统仿真软件也是唯一的多技术、多领域的系统仿真产品。&&&&它可以仿真电力电子元件、电路和系统。&&&&的仿真结果真实性好其仿真的效果比更好。&&&&软件价格高使用时烦琐复杂不利于推广应用目前在国内仪限于少数大学、部分科研院所和一些大企业。&&&&但相信由于其强大的功能和推广的范围越来越大会被更多的人接受和使用在本课题中就选择作为仿真软件。&&&&软件介绍最早是由美国公司开发的一一种可用于混合系统的计算机仿真软件。&&&&与传统仿真软件不同在结构上采用硬件描述语言和单内核混合仿真方案并对仿真算法进行了改进使仿真速度更快、更加有效、应用也越来越广泛。&&&&可同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号以及模数混合信号设备进行仿真。&&&&利用公司开发的算法可以确保同时进行的两个仿第页铁道科学研究院硕士学位论文真进程都能获得最大效率而且可以实现两个进程之间的信息交换并在模拟和数字仿真分析之间实现了无缝联接。&&&&适用领域广泛包括电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、电光学、光学、水利、控制系统以及资料采样系统等等。&&&&只要仿真对象能够用数学表达式进行描述就能对其进行系统级仿真。&&&&在中仿真模型可以直接用数学公式和控制关系表达式来描述而无需采用电子宏模型表达式。&&&&因此可以对复杂的混合系统进行精确的仿真仿真对象不同系统的仿真结果可以同时获得。&&&&为了解决仿真过程中的收敛问题内部采用种不同的算法依次对系统进行仿真一旦其中某一种算法失败将自动采用下一种算法。&&&&通常仿真精度越高仿真过程使用的时间也越长。&&&&普通的仿真软件都不得不在仿真精度和仿真时间上进行平衡。&&&&采用其独特的设计能够保证在最少的时间内获得最高的仿真精度。&&&&工作在图形接口环境下能够方便的实现与、和的集成。&&&&通过上述软件可以直接调用进行仿真。&&&&从结构上看它主要由部分组成、和。&&&&用于以图形方式输入被仿真的系统。&&&&的优点可概述如下“’秉承了模块化、自顶向下―、层次化的设计思想增强了设计的科学性提高了设计效率。&&&&是通过硬件描述语言实现其真正的―理念的模拟和混合信号器件的模型采用语言来描述同时还可以读取、甜及语言写的器件模型而规模大的数字器件则用或来描述。&&&&这种兼容性允许你建模并仿真在模拟及数字领域的行为器件、功能器件及原始层面上的器件上。&&&&这种设计方法允许你在自顶向下的每个设计层次上进行仿真这有助于问题的解决而且一旦某些功能模块经过验证它们就可以被保存起来并用于其它设计中这一点对于缩短设计和开发周期有着重要的意义。&&&&具有丰富的模型它的模型库中包括了电力电子、机械、液压等领域的各种常用模型。&&&&对于仿真模型库的解决途径非常重视为设计人员提供了各种解决方案软件自带多种元器件其中包括、、、―、等几十个厂家的上千种器件并在版本升级与维护中不断地补充与完善设计人员可以针对型号挑选器件完成设计输入。&&&&第页铁道科学研究院硕士学位论文顺序使用了种强大算法有效控制开关电源电路的仿真收敛性能在开关电源电路中开关会引入大量的噪声反映在波形上面是许多的毛刺这类电路的收敛性问题将是对仿真器的一个严峻考验。&&&&非常仔细地选择了种功能强大的算法并对精确系统方程提出了分段式线性评估理论。&&&&这样即便非常困难的仿真问题如尖锐信号的瞬态分析都可以被很好地控制。&&&&提供了强大的系统分析功能。&&&&设计者可以从各个方面对系统进行考察。&&&&在时域方面有宜流分析、瞬态分析’等在频域方面有傅立叶分析、频响分析―、畸变分析卜等。&&&&还可用于应力分析及统计学方面的蒙特卡罗分析。&&&&还有一个非常实用的分析功能――参数敏感性分析利用这种分析功能设计者可以控制一个或几个参数在一定的范围内变化观察它们对系统特性的影响从而找出它们最合适的数值来。&&&&不仅对数模混合系统仿真得心应手而且可以对由电力电子、电磁、机械、液压等数个不同系统构成的一个混合系统进行仿真这种强大的混合仿真能力其实是的最大优点。&&&&科研工作基础和本课题研究的内容己进行的科研工作和具备的基础早在八十年代末铁科院机辆所的客车逆变电源的研发人员已开始收集城市轨道交通动车逆变器技术资料和标准研究新型功率干关器件、和的使用。&&&&开发出大功率门控驱动器以及用于地铁动车单管斩波器九十年代初结合磁浮车研究和“八五”计划研制出车载逆变器机组、桥式两象限悬浮斩波器和吨直传车车载逆变器九十年代未项目组又先后研制丌发了型空调客车逆变电源和电力内燃机车空调电源等工程化机组并分别通过了铁道部四方车辆研究所电气和空调试验室的性能试验、铁道部产品质量监督检测中心机车车辆检验站的型式试验。&&&&年月型空调客车逆变电源装在北京西一武昌次列车编组内运行状况良好。&&&&年底及年月经过改进的第二代和第三代逆变电源分别装在北京西一长沙的次车和第页铁道科学研究院硕士学位论文北京西一郑州的次车上。&&&&经过多年的试验、改进和装车运行积累了大量的经验和试验资料产品的各方面性能进一步提高设计也进一步优化。&&&&铁科院在上世纪年代初成立了仿真计算中心当时引进了一批仿真计算软件在此基础上完成了大量的研究课题。&&&&年初院里又投资进行二次改造又引进了包括在幽的一批仿真软件。&&&&本课题研究的内容本课题结合铁科院机辆所研制的客车逆变电源定量分析影响输出电压谐波含量的各个因素。&&&&对比不同载波频率、互锁时间和负载下输出电压谐波含量的变化。&&&&最后针对优化输出滤波参数这一目的比较不同滤波参数对输出电压谐波的影响。&&&&第砸铁道科学研究院硕士学位论文第二章客车逆变电源的工作原理逆变器是通过半导体功率开关器件的开通和关断作用将直流电变为交流电的…种电能变换装置。&&&&逆变器特别是正弦波逆变器.
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　　　　下面给出一个实例。图7是电视机高频头内复合式LC高通滤波器，已知fCH=48M，R=75&O，下面计算图中各元件数值和对40MHz无线电信号的衰减值。为方便分析和计算，我们把图7分解成图8结构，从图8中可以看出，可将图7分解成图8中的三部分，它由两个M导出型高通滤波器和一个Ⅱ全节K型高通滤波器组成，图7中的L3和L4对应图8中的L3a、L3b和L4a、L4b。先根据公式二计算出图8中L3b、L4b、C3值（见公式六），再根据图5b中的公式七计算出C1、C2、L1、L2、L3a、L4B的数值，知道了图8中各元件数值，不难得出图7中各元件数值（见公式八）。最后根据表或查看图6得出高通滤波器对40MHz电信号的衰减值（见公式九）。
　　　　设计组合式LC滤波器时，一定要注意阻抗匹配，即Z&接Z&，ZT接ZT，否则组合式LC滤波器性能会大大降低，甚至无法正常工作。
　　半节的衰耗为11dB左右K型Ⅱ全节（由C3、L3b、L4b组成）的衰耗就为2b:22dBM导出型的半节（由U、C1、Ua或L2、C2、L4a组成）的衰耗从图6中得知为20dB左右，两半节总共衰耗为40dB。　　　　这一组合式高通滤波器对40MHz信号的总衰耗达62dB。　　　　R特性阻抗，n；L，mH；C，&F；fcL低通截止频率，kHz；fcH高通截止频率，kHz；fc1带通下截止频率．kHz；fc2带通上截止频率，kHz；Af带通宽度，kH2；fo带通中心频率．kHz；f要求衰减一定值时的频率，kHz．b阻带衰耗，dB；ch双曲线余弦函数，可查表；抽衰减峰频率，kHz。
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直流电源滤波电路及电子滤波器原理分析
直流电源滤波电路及电子滤波器原理分析
整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0．01．故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量
半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)
RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1虚线框即为加的一级RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。
由分析可知，在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。
为了解决这个矛盾，于是常常采用有源滤波电路，也被称作电子滤波器。电路如图2。它是由C1、R、C2组成的π型RC滤波电路与有源器件--晶体管T组成的射极输出器连接而成的电路。由图2可知，流过R的电流IR=IE／(1+β)=IRL／(1+β)。流过电阻R的电流仅为负载电流的1/(1+β)．所以可以采用较大的R，与C2配合以获得较好的滤波效果，以使C2两端的电压的脉动成分减小，输出电压和C2两端的电压基本相等，因此输出电压的脉动成分也得到了削减。
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&#165&19.9元LC-Buck变换器纹波电压的分析--《榆林学院学报》2012年04期
LC-Buck变换器纹波电压的分析
【摘要】：为了提高Buck变换器的本安输出功率,提出了一种具有LC滤波的本安Buck变换器(LC-Buck变换器)。根据基本Buck变换器的输出纹波电压分析方法及二阶低通滤波电路的特性,推导得出了LC-Buck变换器在整个动态范围内的最大输出纹波电压表达式;在给定的输入电压和负载变化范围内,根据电气性能指标要求得出了LC-Buck变换器储能元件电感和电容的设计方法。实验结果验证了理论分析的正确性。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TM46【正文快照】：
1引言应用于煤矿、石化等易燃、易爆危险性环境的电气电子设备必须满足防爆的要求,而本质安全是最佳的防爆型式[1]。本质安全型电源是煤矿井下等危险性环境电气电子设备的重要组成部分。随着矿井智能化的不断推进及安全级别的不断提高,本质安全型电气电子设备正被广泛推广使用
欢迎：、、)
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【参考文献】
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