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基于智能控制算法的逆变器控制技术的研究

作　者: 张宏岭
导　师: 王大志
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 三电平逆变器 SVPWM控制 滞环控制 模糊滞环
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


相比普通两电平逆变器,多电平逆变器具有输出电压谐波更少、在同样开关频率下开关损耗更小、器件耐压更高等优点。因此,近年来多电平技术成为了国内外的研究热点,并且在中高压大容量变频调速系统以及高压直流输电系统等领域得到了广泛应用。本文以二极管箝位型三电平逆变器为例,从三电平的拓扑原理,以及常用的调制策略进行了详细介绍,并着重分析了SVPWM的调制方法及相关算法的实现,尤其对参考矢量的区域选择及合成矢量的作用时间进行了量化计算。分析了造成中点电位波动的原因,并以间接控制中点电位两种方法即定频滞环和不定频滞环电流法为例从原理上进行了分析和比较。两法均根据电流变化率通过滞环比较后作为控制PWM的信号,调整开关矢量以使中点电流实现动态平衡,即稳定了中点电位。两法的环宽都是固定的,只是不定频滞环法控制的是线电流,其控制更精确一些。本文的重点是在滞环控制电流的基础上引入了模糊控制的思想,利用模糊规则来调整误差电流和误差电流变化率这两个模糊输入变量,模糊控制器的输出是滞环环宽的变化量。通过对滞环环宽的调整控制各相电流在中点流入流出的大小和方向,实现稳定中点电位的目的,通过仿真实验看出中点电位性能指标得到了改善,也说明了这种控制方法的可行性。在上述的理论基础上,以DSP2812为控制核心搭建了二极管箝位型逆变器的实验电路。利用DSP编写SVPWM软件算法程序,在实验电路中得到了良好的SVPWM驱动波形,但由于开关管开关状态的难控制性以及搭建电路的不牢靠性,输出电压效果不理想,还需要将开关管换为IGBT进行实验验证。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 逆变器的分类  11
  1.2 多电平逆变器控制技术研究的意义  11-12
  1.3 多电平逆变器及控制技术的现状及发展趋势  12-15
    1.3.1 国内外多电平拓扑结构的现状及发展趋势  12-13
    1.3.2 国内外多电平逆变器控制技术的发展和应用  13-15
  1.4 多电平逆变器技术实现的难点  15
  1.5 模糊控制算法的现状及发展趋势  15-17
  1.6 本文研究内容和所做工作  17-19
第2章 三电平逆变器的原理  19-28
  2.1 三电平逆变器的优点  19-20
  2.2 三电平逆变器主要拓扑结构  20-23
    2.2.1 多电平电路的基本单元  20-21
    2.2.2 二极管箝位型拓扑结构  21-22
    2.2.3 电容箝位型拓扑结构  22-23
    2.2.4 混合式箝位型拓扑结构  23
  2.3 二极管箝位型三电平逆变器的原理  23-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 三电平逆变器的PWM 调制技术  28-41
  3.1 常用的PWM 调制方法  28-31
    3.1.1 载波层叠法  28-29
    3.1.2 载波移向法  29-30
    3.1.3 直接转矩控制法  30
    3.1.4 空间矢量法  30-31
  3.2 二极管箝位型三电平逆变器的SVPWM 控制  31-38
    3.2.1 SVPWM 调制的原理  31-33
    3.2.2 三电平SVPWM 调制算法  33-36
    3.2.3 参考电压所在扇区的判断  36-38
  3.3 二极管箝位型三电平逆变器的中点电位控制  38-40
    3.3.1 中点电位不平衡的原因  39
    3.3.2 中点电位不平衡的解决方法  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 中点电位滞环控制及其模糊控制优化  41-57
  4.1 电流的滞环控制  41-45
    4.1.1 不定频滞环的SVPWM 电流控制  41-44
    4.1.2 定频滞环的SVPWM 电流控制  44-45
  4.2 中点电压的滞环控制  45-47
  4.3 仿真模型及仿真结果  47-51
  4.4 中点电位的模糊滞环控制算法  51-56
    4.4.1 模糊控制的原理  51-52
    4.4.2 模糊滞环控制的原理  52-53
    4.4.3 三电平逆变器中点电位的模糊滞环控制  53-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章 二极管箝位型三电平逆变器电路的搭建和实现  57-68
  5.1 系统的硬件设计  57-60
    5.1.1 DSP2812 控制系统介绍  58-59
    5.1.2 PWM 隔离电路  59-60
  5.2 系统的软件设计  60-64
    5.2.1 SVPWM 算法的实现  60-61
    5.2.2 系统软件设计  61-63
    5.2.3 上位机控制的实现  63-64
  5.3 系统的实现  64-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-74
致谢  74-75

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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