基于重复控制和PI双闭环控制的三相四桥臂逆变器

论文摘要

随着社会的进步,逆变器所带负载容量正在日益增大,种类日趋繁多。传统的三相三桥臂逆变器虽然能提供较大功率,但是由于非线性不平衡负载的普遍存在,而且这些非线性不平衡负载往往出现在非常重要的场合,如:军事、银行、医院等要求电能质量很高的领域,此时传统的三相三桥臂逆变器显得无能为力。本文将三相四桥臂逆变器与重复控制技术、PI双闭环控制相结合,满足了非线性不平衡负载的要求。本文在对比分析以往国内外三相四桥臂逆变器的控制方案基础上,提出了将重复控制应用于三相四桥臂逆变器。使得三相四桥臂逆变器在处理不平衡负载的基础上,添加了抑制周期性非线性负载的能力。本文设计了同步坐标系下的PI双闭环调节器,建立了三相四桥臂逆变器在不同坐标系下的数学模型,并完成了对三相四桥臂逆变器的解耦;从中性点位移和对称分量法两个角度分析了三相四桥臂逆变器抑制不平衡负载的机理;本文对三相四桥臂逆变器的重复控制器及PI电压电流双闭环调节器进行了详细的分析和设计,分别对两种控制器做了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。设计并制作了基于数字信号处理器TMS320LF2407A和CPLD的实验平台采用C语言和汇编语言混合编程完成了系统闭环实验,实验结果验证了理论及仿真分析的正确性,充分说明重复控制应用于三相四桥臂逆变器能提供更好的波形质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 三相四桥臂逆变器的发展概况
• 1.2.1 三相四桥臂逆变器的拓扑发展概况
• 1.2.2 三相四桥臂的控制方法发展概况
• 1.3 重复控制综述
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 系统的数学建模和分析
• 2.1 引言
• 2.2 系统数学模型的建立
• 2.3 系统的解耦控制
• 2.4 系统抑制不平衡负载的机理分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统的控制器设计
• 3.1 引言
• 3.2 PI 双闭环的设计
• 3.2.1 电流环的设计
• 3.2.2 电压环的设计
• 3.3 重复控制器的设计
• 3.3.1 重复控制器的基本思想
• 3.3.2 重复控制器的结构和功能
• 3.3.3 重复控制器的稳定性分析
• 3.3.4 重复控制器的分析和设计
• 3.4 系统的仿真分析
• 3.4.1 PI 双闭环的仿真
• 3.4.2 重复控制的仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统的软硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 系统硬件设计
• 4.2.1 三相四桥臂的主电路参数选取
• 4.2.2 驱动电路的设计
• 4.2.3 整流性负载的设计
• 4.2.4 其它辅助硬件设计
• 4.3 软件设计与实现
• 4.3.1 TMS320LF2407 控制器的概述
• 4.3.2 CPLD 复杂可编程逻辑器件的应用
• 4.3.3 程序流程结构
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的实验分析
• 5.1 引言
• 5.2 PI 双环实验分析
• 5.2.1 开环和调制波实验波形
• 5.2.2 电流环动态特性
• 5.2.3 双环实验分析
• 5.3 重复控制实验分析
• 5.3.1 重复控制对死区的抑制
• 5.3.2 整流性负载对比实验分析
• 5.3.3 重复控制对不平衡负载的抑制
• 5.4 实验中遇到的问题
• 5.4.1 变压器检测相电压问题
• 5.4.2 重复控制程序数据更新问题
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所承担科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介