本文關(guān)鍵詞：三相逆變器波形控制技術(shù)研究　出處：《華中科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，逆變器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，，在醫(yī)療、工業(yè)、交通、軍事、銀行等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。逆變器為電子設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障，同時(shí)逆變器可以輸出高質(zhì)量的電能以保證用電設(shè)備的技術(shù)特性和經(jīng)濟(jì)效益。逆變器的應(yīng)用領(lǐng)域大致可以分為：交流穩(wěn)定電源、電力傳動(dòng)與變頻電源、電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和新能源供電系統(tǒng)。而逆變器在交流穩(wěn)定電源的應(yīng)用中，波形控制技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)之一。 為此，本文以一臺(tái)100kVA組合式三相逆變器為研究對(duì)象，展開(kāi)了逆變器波形控制技術(shù)的研究，主要研究了重復(fù)控制加PI控制的復(fù)合控制方案以及電流前饋控制方案。本文圍繞PWM逆變器數(shù)學(xué)模型的建立、重復(fù)控制器的設(shè)計(jì)、復(fù)合控制器的設(shè)計(jì)以及電流前饋控制方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為詳細(xì)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從功率等級(jí)、控制方法和適用條件三個(gè)方面對(duì)這兩種主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)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(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型：連續(xù)時(shí)間狀態(tài)空間模型、傳遞函數(shù)模型和框圖模型。最后對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行了頻率特性的測(cè)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(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。 在所建立的PWM逆變器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，本文展開(kāi)了控制器的設(shè)計(jì)。重復(fù)控制器的設(shè)計(jì)圍繞原理、考察標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)三個(gè)部分展開(kāi)。由于控制對(duì)象的LC濾波器截止頻率較低，利用傳統(tǒng)的重復(fù)控制器設(shè)計(jì)方法很難達(dá)到滿意的控制效果。所以針對(duì)本文研究對(duì)象的特殊性，采用了較為合適的重復(fù)控制器設(shè)計(jì)方法。為了改善重復(fù)控制器的動(dòng)態(tài)特性，在重復(fù)控制器的基礎(chǔ)上又加入了PI控制器與其并聯(lián)，構(gòu)成復(fù)合控制方案。針對(duì)所設(shè)計(jì)的復(fù)合控制方案又進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)的仿真以及穩(wěn)態(tài)的實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所設(shè)計(jì)的控制器的有效性和可行性。 最后，為了進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，消除負(fù)載擾動(dòng)對(duì)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(shù)的基本原理，之后利用框圖變換簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的框圖模型，然后推導(dǎo)了電流前饋控制方案的傳遞函數(shù)，進(jìn)一步得出了一種只考慮穩(wěn)態(tài)情況下基波補(bǔ)償?shù)妮敵鲭娏鞅壤梆伩刂撇呗浴Ｗ詈�，通過(guò)仿真驗(yàn)證了該控制策略在有效抑制輸出電流對(duì)輸出電壓波形影響的同時(shí)，也提高了系統(tǒng)的動(dòng)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(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM464

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本文編號(hào)：1417350