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三相三线逆变器数字控制系统研究

作　者: 胡媛媛
导　师: 康勇；彭力
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 三相三线逆变器单环解耦 SVPWM 死区效应波形畸变瞬时控制重复控制复合控制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 6次
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内容摘要

本文的主要内容是关于三相逆变电源的输出电压波形控制技术。输出波形的性能指标主要包含稳压精度高、动态特性快以及波形质量好等特点。本文围绕三相三线逆变器系统的模型和全数字控制,对三相逆变电源的输出电压波形控制技术展开研究。论文主要进行了以下的工作:(1)建立和分析三相静止abc坐标系和同步旋转dq坐标系下的三相三线逆变器模型,深入分析dq坐标系下三相三线逆变器dq轴之间的耦合关系。在dq坐标系下建立三相三线逆变器解耦系统模型,分别比较解耦系统和耦合系统中dq轴相互耦合的情况,并通过MATLAB仿真验证单环解耦方法的可行性和合理性。(2)分析引起三相三线逆变器输出波形畸变的原因。阐述了SVPWM调制过程中谐波的特点和开关矢量选择的不同造成谐波影响的差异,三相SVPWM的死区效应,负载效应中不平衡的线性负载和平衡的非线性负载引起的dq坐标系下的谐波表现形式以及直流偏磁产生的机理和其谐波影响。在此基础上得出,基于内模原理结合PI控制的控制系统设计是解决逆变器输出波形畸变的根本途径。(3)采用频率响应实验法得到较为精确的逆变器对象模型。基于此模型,分别采用连续域设计法、间接离散设计法和直接离散设计法设计PI控制器,分析三者的特性差异,以及造成这种差异的原因。并对采用直接离散法设计的PI控制器进行仿真。仿真证明,应用该设计方案后主电路参数变化对逆变器系统动、静态性能影响很小,闭环系统的鲁棒性较强。对重复控制系统的稳定性、收敛性以及稳态误差进行了分析。阐述了本系统重复控制器的设计思想和设计过程,并对幅值补偿的三种方式进行了分析。(4)对数字PI控制器和重复控制器并联的复合系统进行了稳定性和稳态误差分析,指出:不能仅仅根据复合控制系统闭环特征根的数学表达形式得出重复控制的控制对象为经反馈通道PI控制后的闭环传递函数。并用MATLAB对三相三线逆变器进行了控制系统仿真,并在一台50Hz的三相三线逆变器进行了样机实验。仿真和实验结果验证了,采用数字PI控制器和重复控制器并联使用的复合控制系统能提供高质量的输出波形,具有优良的稳态和动态性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-19
  1.1 引言  10
  1.2 逆变电源控制面临的问题  10-11
  1.3 逆变电源数字控制技术  11-17
  1.4 选题依据与本文主要研究内容  17-19
2 三相三线逆变器数学模型分析  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 三相三线逆变器主电路模型  19-20
  2.3 三相逆变器在不同坐标系下的数学模型  20-24
  2.4 三相逆变器dq 坐标系解耦  24-31
  2.5 本章小结  31-32
3 三相三线逆变器波形畸变原因分析  32-47
  3.1 引言  32
  3.2 SVPWM 调制过程的谐波影响  32-36
  3.3 SVPWM 死区效应的谐波影响  36-40
  3.4 负载效应的谐波影响  40-44
  3.5 直流偏磁的谐波影响  44-46
  3.6 本章小结  46-47
4 瞬时PI 控制器的设计  47-70
  4.1 引言  47
  4.2 逆变器对象模型  47-52
  4.3 逆变器瞬时值控制器设计  52-64
  4.4 重复控制器设计  64-68
  4.5 本章小节  68-70
5 复合控制及仿真实验  70-86
  5.1 引言  70
  5.2 复合控制思想  70-71
  5.3 复合控制系统分析  71-74
  5.4 复合控制系统仿真介绍  74-81
  5.5 实验结果  81-85
  5.6 本章小节  85-86
6 全文总结  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-92

三相三线逆变器数字控制系统研究

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