SPWM 逆变器控制技术研究
研究生姓名:何中一
学科、专业 :电力电子与电力传动
研 究 方 向: 功率电子变换技术
指 导 教 师: 邢岩 教授
南京航空航天大学
研究生院 自动化学院
二ΟΟ五年二月
目 录
第一章 绪论 ………………………………………………………… 1
1.1 SPWM 逆变器及其控制策略 ……………………………………………… 1
1.2 模拟控制方式和数字控制方式…………………………………………… 2
1.3 逆变器并联运行控制技术………………………………………………… 4
1.4 本文的主要内容…………………………………………………………… 5
第二章 逆变器的模拟/数字混合控制方式 ………………………… 7
2.1 混合控制方式及其实现方案……………………………………………… 7
2.2 方案I 的设计与实现………………………………………………………… 8
2.2.1 基准正弦信号的产生及谐波分析…………………………………… 8
2.2.1.1 基于CPU 的基准正弦信号生成方法…………………………… 8
2.2.1.2 SPWM 方式的基准正弦谐波分析……………………………… 10
2.2.2 载波信号的产生……………………………………………………… 11
2.2.3 电压调节器和SPWM信号的产生…………………………………… 13
2.2.4 有效值调节…………………………………………………………… 14
2.3 方案II 的设计与实现……………………………………………………… 15
2.3.1 PWM 信号的生成……………………………………………………… 15
2.3.2 调制信号的A/D 采样方式…………………………………………… 16
2.4 两种控制方案的比较研究………………………………………………… 18
2.4.1 方案I 的控制特性分析与仿真验证…………………………………… 18
2.4.2 方案II 的控制特性分析与仿真验证………………………………… 19
2.4.3 两种方案的可实现性比较…………………………………………… 19
2.5 实验结果与分析…………………………………………………………… 20
2.5.1 基准正弦信号发生电路……………………………………………… 20
2.5.2 三角载波发生电路…………………………………………………… 21
2.5.3 小功率样机实验……………………………………………………… 21
2.6 结论………………………………………………………………………… 23
第三章 逆变器的数字控制方式 …………………………………… 25
3.1 控制系统结构和关键技术分析…………………………………………… 25
3.2 输出电压反馈信号采样方式的优化设计………………………………… 27
3.3 调制信号延时分析及补偿………………………………………………… 29
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SPWM 逆变器控制技术研究
iv
3.3.1 调制信号延时产生的原因…………………………………………… 29
3.3.2 调制信号延时补偿…………………………………………………… 30
3.3.2.1 串联超前校正环节 ……………………………………………… 31
3.3.2.2 离散形式的零极点补偿环节…………………………………… 33
3.4 系统控制特性仿真分析…………………………………………………… 34
3.4.1 采用原有算法的仿真结果…………………………………………… 34
3.4.2 采用改进算法的仿真结果…………………………………………… 36
3.5 样机实验结果与分析……………………………………………………… 38
3.5.1 采用原有算法的实验结果…………………………………………… 38
3.5.2 采用改进算法的实验结果…………………………………………… 40
3.6 结论………………………………………………………………………… 43
第四章 模数混合分布式逆变器并联控制技术 …………………… 44
4.1 并联模块系统结构和实现原理…………………………………………… 44
4.2 同步控制…………………………………………………………………… 46
4.3 均流控制…………………………………………………………………… 47
4.3.1 环流分析……………………………………………………………… 47
4.3.2 均流控制方法………………………………………………………… 48
4.4 输出电压有效值调节器的影响…………………………………………… 49
4.5 实验结果及分析…………………………………………………………… 52
4.5.1 并联系统的静态响应………………………………………………… 53
4.5.2 并联系统的动态响应………………………………………………… 55
4.6 结论………………………………………………………………………… 55
第五章 总结与展望 ………………………………………………… 56
5.1 全文工作总结……………………………………………………………… 56
5.2 后续工作展望……………………………………………………………… 57
参考文献 …………………………………………………………… 58
致谢 ………………………………………………………………… 62
在学期间的成果奖励及论文发表 ………………………………… 63
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