本文關鍵詞：三相逆變器波形控制技術研究　出處：《華中科技大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 組合式三相PWM逆變器 頻率特性測試 重復控制 復合控制方案 電流前饋控制

【摘要】：隨著電力電子技術的快速發(fā)展，逆變器的應用越來越廣泛，，在醫(yī)療、工業(yè)、交通、軍事、銀行等領域都有廣泛應用。逆變器為電子設備的正常運行提供保障，同時逆變器可以輸出高質量的電能以保證用電設備的技術特性和經濟效益。逆變器的應用領域大致可以分為：交流穩(wěn)定電源、電力傳動與變頻電源、電力系統(tǒng)中的應用和新能源供電系統(tǒng)。而逆變器在交流穩(wěn)定電源的應用中，波形控制技術一直是研究的熱點之一。 為此，本文以一臺100kVA組合式三相逆變器為研究對象，展開了逆變器波形控制技術的研究，主要研究了重復控制加PI控制的復合控制方案以及電流前饋控制方案。本文圍繞PWM逆變器數學模型的建立、重復控制器的設計、復合控制器的設計以及電流前饋控制方案的設計進行了較為詳細的研究和分析。 本文首先介紹了三相PWM逆變器兩種常用的主電路拓撲結構，從功率等級、控制方法和適用條件三個方面對這兩種主電路拓撲結構進行了比較。然后建立了單相PWM逆變器的電路模型。之后建立了組合式三相逆變器在不同坐標系下的數學模型：連續(xù)時間狀態(tài)空間模型、傳遞函數模型和框圖模型。最后對控制對象進行了頻率特性的測試，確定了逆變器的電路模型中等效電阻r的值，為后面控制器的設計打下了基礎。 在所建立的PWM逆變器數學模型的基礎上，本文展開了控制器的設計。重復控制器的設計圍繞原理、考察標準和設計三個部分展開。由于控制對象的LC濾波器截止頻率較低，利用傳統(tǒng)的重復控制器設計方法很難達到滿意的控制效果。所以針對本文研究對象的特殊性，采用了較為合適的重復控制器設計方法。為了改善重復控制器的動態(tài)特性，在重復控制器的基礎上又加入了PI控制器與其并聯(lián)，構成復合控制方案。針對所設計的復合控制方案又進行了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的仿真以及穩(wěn)態(tài)的實驗。仿真和實驗結果證明了所設計的控制器的有效性和可行性。 最后，為了進一步提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，消除負載擾動對穩(wěn)態(tài)誤差的影響，引入了輸出電流前饋控制。首先介紹了輸出電流前饋控制技術的基本原理，之后利用框圖變換簡化了控制系統(tǒng)的框圖模型，然后推導了電流前饋控制方案的傳遞函數，進一步得出了一種只考慮穩(wěn)態(tài)情況下基波補償的輸出電流比例前饋控制策略。最后，通過仿真驗證了該控制策略在有效抑制輸出電流對輸出電壓波形影響的同時，也提高了系統(tǒng)的動態(tài)特性。
[Abstract]:With the rapid development of power electronics technology , the application of inverter is becoming more and more widely used in the fields of medical , industrial , transportation , military , banking and so on . The inverter provides guarantee for the normal operation of electronic equipment . At the same time , the inverter can output high - quality electric energy to ensure the technical characteristics and economic benefits of electric equipment . The application field of inverter can be divided into : AC stabilized power supply , power transmission and frequency conversion power supply , application in power system and new energy power supply system . In this paper , a 100kVA combined three - phase inverter is used as the research object , the inverter waveform control technology is studied , and the complex control scheme and current feed - forward control scheme are mainly researched . The design of the PWM inverter mathematical model , the design of the repetitive controller , the design of the composite controller and the design of the current feedforward control scheme are studied and analyzed in detail . This paper introduces the main circuit topology of three - phase PWM inverter , compares the two main circuit topologies from three aspects : power level , control method and application condition . Then the circuit model of the single - phase PWM inverter is established . Then the mathematical model of the combined three - phase inverter in different coordinate systems is established : the continuous time - state space model , the transfer function model and the block diagram model . Finally , the control object is tested , the equivalent resistance r in the circuit model of the inverter is determined , which lays a foundation for the design of the later controller . Based on the established mathematical model of PWM inverter , the design of the controller is developed . The design of the repetitive controller is carried out in three parts : the principle , the investigation standard and the design . Because of the low cut - off frequency of the LC filter of the control object , it is difficult to achieve the satisfactory control effect by using the traditional repetitive controller design method . In order to improve the dynamic characteristics of the repetitive controller , the paper also adds the PI controller and its parallel to form a composite control scheme . The simulation and experimental results show the effectiveness and feasibility of the designed controller . At last , in order to further improve the steady - state characteristics of the control system and eliminate the influence of load disturbance on the steady - state error , the basic principle of the output current feed - forward control technology is introduced . After that , the transfer function of the control system is simplified by using the block diagram transformation , and a feedforward control strategy for the output current of the current feed - forward control scheme is derived . Finally , the simulation results show that the control strategy can effectively suppress the influence of the output current to the output voltage waveform , and also improves the dynamic characteristics of the system .

【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM464

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本文編號：1417350