高性能单相供电变频器驱动系统关键技术研究

The single-phase supply adjustable-speed drive systems are used widely. Improvement of its performance is highly pursuit. Considering the problem of electrolytic capacitor, fluctuation of grid voltage and shoot-through issue, we propose a single-phase supply adjustable-speed drive system constructed by single-stage boost network without electrolytic capacitor to drive a compressor. The system can improve the reliability and input power factor, enlarge the speed range and improve the motor efficiency, and can ride through voltage sag. This subject will research on these issues: 1) the construction method and theory principle, 2) the operation characteristics and parameter optimal design, 3) the control strategy and parameter matching method, and 4) stability of the system proposed. The research work will provide a new train of thought, which have important theory value and can be widely applied.

为了提高家用电器的能效，变频化几乎是唯一途径。持续提高单相供电变频驱动器的性能意义重大。本申请从电解电容、电网电压波动和桥臂直通隐患等影响该类型变频驱动器性能的主要因素入手，以空调压缩机为驱动对象，提出以单级升压网络构建的单相供电变频驱动器。通过实现无电解电容结构和将桥臂直通作为正常的工作方式，显著提高系统的可靠性；通过实现高增益，提高电机的频率运行范围和效率，并具有承受电网电压跌落的能力。本课题将通过探讨以下基本问题，促进这一技术的发展和完善：1)以单级升压网络为基本单元构建单相供电变频驱动器的基本方法和原理；2)基于单级升压网络的单相供电变频驱动器的工作特性和优化设计；3)实现高功率因数、高效运行的无电解电容单相供电变频驱动器的控制方案及参数匹配规律；4)具有高性能单相供电变频驱动器的稳定性等。研究工作将为单相供电变频驱动器提供新的解决方案，具有重要的理论价值和广泛的应用前景。

单级升压逆变技术对抗输入电压跌落、提高供电系统可靠性、降低电源系统的设计成本等问题具有重要的理论意义和实用价值。.本课题创造性的提出利用单级升压网络构建高性能单相供电变频驱动系统，形成高性能单相供电变频器的线路理论，包括线路的构建思想，优化设计准则和方法，控制策略等；研制出高性能单相供电变频器的实验样机，样机可以实现可靠、稳定和高效运行，并得到该系统较全面的性能评价；从线路和控制入手，提出样机改进方案，并通过验证。.本课题通过实现无电解电容结构和将桥臂的直通作为正常的工作方式，显著提高了系统的可靠性；通过提升母线电压，实现电机频率运行范围的扩展和效率的提升，同时系统还具有承受深度电网电压跌落的能力；不需要增加额外的功率线路，采用有效的电流控制策略，即可实现高输入功率因数。.本课题研究开发了具有自主知识产权的基于单级升压逆变器构建的高性能单相供电变频系统，并用实践证明了其在采用变频驱动技术的家电产品、电动汽车电力驱动系统，新能源发电的控制和变换系统中的应用前景。