不平衡负载下三相四桥臂逆变器的控制与实现

论文摘要

在传统三相三桥臂逆变器基础上发展起来的三相四桥臂逆变器,通过第四桥臂为零序电流提供通路,具有外接平衡及不平衡负载能力。如何实现在各种不平衡负载条件下系统三相电压对称输出是本文研究的重点。为方便三相四桥臂逆变器控制系统分析,本文首先建立了三相静止坐标系、三相旋转坐标系下逆变器及负载数学模型。由于第四桥臂与其它三相桥臂共用,形成三相电流回路,因此对其它相开关管的触发产生牵制作用,桥臂上的中性电感又使得逆变器模型相间紧密耦合。文中从控制实现角度出发,针对中性电感影响,对两种坐标系下的数学模型适用性进行分析。重复控制作为一种广泛应用的控制方式,对非线性负载及不平衡负载等周期性扰动信号均具有良好的抑制作用。本文将静止坐标系下结合重复控制的PI-P双环控制策略应用到三相四桥臂逆变器中,仿真和实验结果表明在各种不平衡负载条件下系统均具有良好的动静态性能。根据谐振控制器在系统中构建控制信号内模,对各种频率的交流信号具有无静差跟踪的特性,文中提出一种新颖的旋转坐标系下的PIR-P型双环控制策略。并给出一种基于自动控制系统工程化设计准则的控制器工程化设计方法。文中还对谐振控制器特性及数字化实现方法进行研究,最后通过仿真和实验验证了方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 三相四桥臂逆变器概况
• 1.3 本课题主要研究内容
• 2 三相四桥臂逆变器及负载模型
• 2.1 三相静止坐标系下三相四桥臂逆变器数学模型
• 2.2 三相旋转坐标系下三相四桥臂逆变器数学模型
• 2.3 两种模型适用性分析
• 2.4 不平衡及非线性负载数学模型
• 2.5 本章小结
• 3 结合重复控制的三相四桥臂逆变器系统
• 3.1 重复控制器
• 3.2 PI-P 双环逆变器数字控制系统
• 3.3 结合重复控制的 PI-P 双环逆变器控制系统
• 3.4 控制系统改进
• 3.5 仿真结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 结合谐振控制的三相四桥臂逆变器系统
• 4.1 带谐振环节的逆变器双环控制系统设计
• 4.2 谐振控制器数字化实现
• 4.3 控制系统性能分析
• 4.4 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 系统主电路设计及实验分析
• 5.1 系统主电路参数选取
• 5.2 静止坐标系下逆变器重复控制实验
• 5.3 旋转坐标系下逆变器谐振控制实验
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献