论文部分内容阅读
随着电力电子技术的快速发展,逆变器的应用越来越广泛,在医疗、工业、交通、军事、银行等领域都有广泛应用。逆变器为电子设备的正常运行提供保障,同时逆变器可以输出高质量的电能以保证用电设备的技术特性和经济效益。逆变器的应用领域大致可以分为:交流稳定电源、电力传动与变频电源、电力系统中的应用和新能源供电系统。而逆变器在交流稳定电源的应用中,波形控制技术一直是研究的热点之一。为此,本文以一台100kVA组合式三相逆变器为研究对象,展开了逆变器波形控制技术的研究,主要研究了重复控制加PI控制的复合控制方案以及电流前馈控制方案。本文围绕PWM逆变器数学模型的建立、重复控制器的设计、复合控制器的设计以及电流前馈控制方案的设计进行了较为详细的研究和分析。本文首先介绍了三相PWM逆变器两种常用的主电路拓扑结构,从功率等级、控制方法和适用条件三个方面对这两种主电路拓扑结构进行了比较。然后建立了单相PWM逆变器的电路模型。之后建立了组合式三相逆变器在不同坐标系下的数学模型:连续时间状态空间模型、传递函数模型和框图模型。最后对控制对象进行了频率特性的测试,确定了逆变器的电路模型中等效电阻r的值,为后面控制器的设计打下了基础。在所建立的PWM逆变器数学模型的基础上,本文展开了控制器的设计。重复控制器的设计围绕原理、考察标准和设计三个部分展开。由于控制对象的LC滤波器截止频率较低,利用传统的重复控制器设计方法很难达到满意的控制效果。所以针对本文研究对象的特殊性,采用了较为合适的重复控制器设计方法。为了改善重复控制器的动态特性,在重复控制器的基础上又加入了PI控制器与其并联,构成复合控制方案。针对所设计的复合控制方案又进行了稳态和动态的仿真以及稳态的实验。仿真和实验结果证明了所设计的控制器的有效性和可行性。最后,为了进一步提高控制系统的稳态特性,消除负载扰动对稳态误差的影响,引入了输出电流前馈控制。首先介绍了输出电流前馈控制技术的基本原理,之后利用框图变换简化了控制系统的框图模型,然后推导了电流前馈控制方案的传递函数,进一步得出了一种只考虑稳态情况下基波补偿的输出电流比例前馈控制策略。最后,通过仿真验证了该控制策略在有效抑制输出电流对输出电压波形影响的同时,也提高了系统的动态特性。