本文選題：主電路設計 + 開環(huán)頻率測試��； 參考：《華中科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著風電、光伏發(fā)電以及潮汐能發(fā)電等分布式發(fā)電的飛速發(fā)展,并網(wǎng)逆變器得到了非常廣泛的研究和應用。獨立式逆變電源在軍事、醫(yī)療、銀行、通訊等領域應用同樣廣泛,如何通過一些簡單實用的控制方法來提高其輸出電能質量仍顯得意義重大,本文以一臺大功率的逆變電源為研究對象,從輸出電壓波形的控制和負載擾動抑制方面展開研究。本文首先對逆變器的主電路和濾波器進行了設計,接著以狀態(tài)空間平均法建立了逆變器在靜止坐標系與同步dq坐標系下的數(shù)學模型,并推導出了逆變器的傳遞函數(shù)和方框圖模型。建立好其數(shù)學模型后,本文通過頻率特性測試得到了等效阻尼、諧振頻率等電路參數(shù),建立了與實際樣機一致的控制對象。在研究逆變器的控制技術時,以頻率特性測試建立好的控制對象為基礎,首先對重復控制的工作原理、特性判定準則、設計方法做了介紹。接著對基于PI控制與重復控制的串聯(lián)結構和并聯(lián)結構兩種復合控制器進行了公式推導,再通過伯德圖對比及分析,得出了兩種復合控制器的特點。接著推導了復合控制器的設計方法以及復合控制系統(tǒng)的動穩(wěn)態(tài)特性判定標準。根據(jù)理論分析,本文在Simulink中搭建了仿真模型,同時也搭建了實驗樣機,通過仿真和實驗對復合控制方法進行了驗證,論證了復合控制器的實效性,也證明了本文關于復合控制方法的理論分析是正確的。最后針對逆變器電源實際運行中可能面臨的短路以及負載切換等沖擊,為了保障設備及人生安全,同時提高設備持續(xù)供電能力,本文設計了對應的軟硬件限流保護措施,通過實驗驗證了保護措施的有效性。文章最后針對逆變器帶載時存在的穩(wěn)態(tài)誤差和負載切換時較大的電壓波動,本文引入了輸出電流前饋控制,推導出了前饋函數(shù)及前饋控制框圖。由于全前饋函數(shù)復雜,旋轉坐標系下存在較強耦合,所以通過簡化前饋的方式進行補償。最后通過仿真驗證了該簡化前饋控制方法有效性和實用性,同時也驗證了之前理論分析的正確性。
[Abstract]:With the rapid development of wind, photovoltaic and tidal power generation, grid-connected inverters have been widely studied and applied. Independent inverter power sources are also widely used in military, medical, banking, communications and other fields. How to improve the output power quality through some simple and practical control methods is still of great significance. In this paper, a high-power inverter is studied from the aspects of output voltage waveform control and load disturbance suppression. In this paper, the main circuit and filter of the inverter are designed firstly, and then the mathematical model of the inverter in the stationary coordinate system and the synchronous dq coordinate system is established by using the state space averaging method. The transfer function and block diagram model of the inverter are derived. After the mathematical model is established, the equivalent damping, resonant frequency and other circuit parameters are obtained through the frequency characteristic test, and the control object is established in accordance with the actual prototype. In the study of inverter control technology, based on the established control object of frequency characteristic test, the working principle, characteristic criterion and design method of repetitive control are introduced. Then, the formulas of two kinds of composite controllers based on Pi control and repetitive control are deduced, and the characteristics of the two kinds of composite controllers are obtained through the comparison and analysis of the Byrd diagram. Then, the design method of the composite controller and the criterion of the dynamic and steady characteristics of the composite control system are deduced. According to the theoretical analysis, the simulation model is built in Simulink, and the experimental prototype is also built. The method of compound control is verified by simulation and experiment, and the effectiveness of the composite controller is proved. It is also proved that the theoretical analysis of the compound control method in this paper is correct. Finally, aiming at the impact of short circuit and load switching in the actual operation of inverter power supply, in order to ensure the safety of equipment and life, and to improve the ability of continuous power supply of the equipment, the corresponding current limiting protection measures of hardware and software are designed in this paper. The effectiveness of the protective measures is verified by experiments. Finally, aiming at the steady state error of inverter with load and the large voltage fluctuation during load switching, this paper introduces the output current feedforward control, and deduces the feedforward function and feedforward control block diagram. Because of the complexity of the full feedforward function and the strong coupling in the rotating coordinate system, the compensation is carried out by simplifying the feedforward method. Finally, the effectiveness and practicability of the simplified feedforward control method are verified by simulation, and the correctness of the previous theoretical analysis is also verified.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM464

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本文編號：2053519