J Shanghai Univ(Engl Ed),2008,12(6):560–564
Digital Object Identi?er(DOI):10.1007/s11741-008-0617-1
The improved PAC method for a three-phase PWM
grid-connected inverter
LI Jie( ),MA Yi-wei( ),CHEN Guo-cheng( ),WANG De-li( ),
YU Jun-jie( )
Shanghai Key Laboratory of Power Station Automation Technology,Shanghai University,Shanghai200072,P.R.China Abstract In this paper,a vector regulating principle of the phase and amplitude control PAC method for three-phase grid-connected inverters is presented.To solve the problem of heavy inrush current and slow dynamic response when system starts up,the starting voltage prediction control and the current feed-forward control are proposed and used,which improve the dynamic performance of the system in the PAC.The experimental results carried out on a three-phase grid-connected inverter proved the validity of the proposed method.
Keywords three-phase pulse width modulation(PWM)grid-connected inverter,phase and amplitude control(PAC),starting voltage prediction control,current feed-forward control
Introduction
Three-phase pulse width modulation(PWM)grid-
connected inverters can realize feeding electric energy to grid with unity power factor without harmonious pollution.Therefore,it can be applied to many situa-
tions,such as solar photovoltaic generation,wind power generation and the energy-regeneration application[1?2]. The current control methods of three-phase PWM grid-
connected inverters can be divided into two sorts,the direct current control and the indirect current control.
The direct current control includes the hysteresis cur-rent control,the space-vector control,etc.[3?4]These methods can obtain faster current response,but the con-
trol structure and algorithm are comparatively complex. The indirect current control is also called the phase and amplitude control(PAC).It has advantages that the
control is simple without current feedback and its cost is low[5?6].However,comparing with the direct current control,its current dynamic response is not very fast. Recent research about PAC mainly involved in improv-ing the dynamic performance of the system in operation
and design of system parameters[2,7].None of them re-fer to improving startup the dynamic performance of the system.However,in some situations(such as eleva-tors and port machines),grid-connected inverters have to start and stop frequently.The dynamic performance of the system in startup makes an important impact on the quality of electric power fed into grid.
In this paper,based on the research concerned[7?8], a15kW three-phase PWM grid-connected inverter us-ing PAC is designed.Moreover,to solve the problem of
heavy inrush current and slow dynamic response when system starts up,the starting voltage prediction control
and the current feed-forward control are presented.The experimental results proved the validity of the proposed methods.
1Structure of main circuit and operat-ing principle
1.1Structure of main circuit
The main circuit structure of a three-phase PWM grid-connected inverter consists of a bridge recti?er made up of six IGBTs with anti-parallel diodes,DC link
capacitance and series inductances.
As shown in Fig.1,The AC output ports of the sys-
tem are directly connected to the gird,while the DC in-put ports are connected to E G(E G is a renewable power supply)in series with an isolation diodes V D which en-
sure the energy can only?ow into the grid.Before the system runs,all the IGBTs(V1～V6)are blocked.En-ergy can’t be fed into the grid and the supply-side cur-
rent is zero.After the system runs,the DC link voltage is held on the set voltage by controller and all the IGBTs are switched on or o?by the given PWM rule.Then en-ergy is fed into the grid.
Received Nov.21,2007;Revised Apr.15,2008
Project supported by the Shanghai Education Committee Scienti?c Research Subsidization(Grant No.05AZ30),and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education(Grant No.20060280018)
Corresponding author CHEN Guo-cheng,Prof.,E-mail:gchchen@https://www.doczj.com/doc/0c19434619.html,
J Shanghai Univ (Engl Ed),2008,12(6):560–564
561
Fig.1
Main circuit of a three-phase PWM grid-connected inverter
1.2Summary of PAC
One of the control requirements of the three-phase PWM grid-connected inverter is that energy can be fed into grid with unity power factor,which means the angle between phase current and phase voltage must always be kept 180?as well as possible.The other is controlling the DC link voltage availably and making it follow the set voltage closely.In order to reach these requirements,PAC is used in this paper.In the PAC,the amplitude and the phase of PWM modulation wave are controlled members.Therefore,the voltage on crunode R ,S ,T are controlled directly and phase current I r ,I s ,I t are changed indirectly to keep their phase opposite to grid voltage.Fig.2shows the equivalent circuit of phase R.In the ?gure,phasor E R represents grid voltage of phase R,phasor U R is the fundamental wave component of voltage on R ,R R is the distributed resistance,and L is the phase R inductance between grid and
IGBTs.
E R '
Fig.2Equivalent circuit of phase R
Assuming that the current direction from grid to IG-BTs is positive and the distributed resistance R is omit-ted since it is very small,we can get the voltage pha-sor diagram of the three-phase PWM grid-connected in-verter shown in Fig.3.
(a) Q < 0
(b) Q = 0
x
Fig.3
Vector diagram of the three-phase grid-connected in-verter
In Fig.3,αis the control angle,?is the factor angle,and U x is the voltage on inductance.Fig.3(a)shows the
energy feedback status while Q <0(Q denotes reactive power).If U R is adjusted,the system operation status will change as well.As shown in Fig.3(b),when U R is in a suitable value,Q will be equal to 0.Unity power factor energy feedback is realized.
In order to raise DC link voltage utilities,the three-phase PWM grid-connected inverter uses an optimum sine modulation waveform.When the modulation index M =1[9],the peak value of the R ,S ,T line voltage is E d .Therefore,we can get
u R =(ME d /√
3)sin(ωt ?α).(1)Suppose
e R =√
2E R sin ωt,
(2)
where,e R is the phase R grid voltage and E R is its root mean square (RMS)value.According to the law of conservation of energy,the input power and output power of the system are balanceable.Therefore,it can be obtained that 3E R I R cos ?+E d I d =0,
(3)
where I R is the RMS value of current of phase R.When cos ?=?1,we can get I R =
E d I d
3E R
.(4)
The RMS value of voltage on the inductance is U x =ωLI R =
ωLE d I d
3E R
.(5)
According to (1),(2)and (5),the amplitudes of U R ,E R and U x are ME d √3,√2E R and √
2ωLE d I d /(3E R ).When the renewable power supply changes,DC link voltage E d and current I d will change as well.How-ever the voltage phasor triangle can be kept right-angle,unity power factor feedback can be realized and the DC link voltage can be controlled availably through adjust-ing the modulation index M and the control angle α.
2Improvement of startup dynamic per-formance
The PAC strategy has a simple structure and good static performance.But when we apply the strategy to some situations,in which the system starts and stops frequently,the dynamic performance of the system must be improved.Therefore starting the voltage prediction control and the current feed forward control based on the PAC strategy is proposed and used in the three-phase PWM grid-connected inverter.
562J Shanghai Univ(Engl Ed),2008,12(6):560–564 2.1Starting voltage prediction control
Before the system starts up,the switchs V1～V6
are blocked and the phase current equals to zero.When
the system starts up,the amplitude of phasor U R and
the phase angle between it and E R decide the magni-
tude of inrush current and the length of regulation time.
Therefore,the set value ofαand M at the starting time
is extremely important.The unity power factor start-
ing can be realized if the initial value is set correctly.If
it is unsuitable,the system is unable to enter the sta-
ble state quickly and will produce inrush current,which
is several times larger than rating current and can de-
stroy the power components.The starting voltage pre-
diction control is a method that utilizes the parameters
detected before starting to calculate the ideal reference
value which is used as the initial set value.
Assume the set start voltage is E?d.According to the
phase relationship of right-triangle in Fig.3(b),we can
get
?
????
????tanα=
√
2ωLE?d I d
3E R
1
√
2E R
,
cosα=
√
2E R
√
3
ME?d
.
(6) At the time the system has not started up,all of the
current on DC link is infused into the capacitance and the current is in proportion to the change rate of DC link voltage.I d can be expressed as
I d=C d E d
d t
.(7) Substituting(7)into(8)yields
?
????????tanα=
ωLCE?d d E d d t
3E2R
,
M=
√
6E R
E?d cosα
.
(8)
Suppose thatαis small,we get tanα≈k1α,cosα≈1?k2αafter linear approximation,where k1,k2are lin-ear coe?cients.Then(8)can be expressed as
????
???α=k3d E d
d t
,
M=
√
6E R
E?d(1?k2α)
,
(9)
where k3≈ωLCE?d
3E2R k1
.
Based on(9)we can get the set value of the initial control angleαand the modulation depth M for keeping unity factor when system starting.2.2Current feed-forward control
During the course of the system starting up,only when the operating point moves near the vertical line in Fig.3(b),can the dynamic response time be shortest.
As shown in Fig.4,the ideal operating point A of the system is gained through calculating(9).When the system starts up,the supply-side current gradu-ally increases from zero.The system doesn’t operate at the ideal operating point A but produces overshoot, because the dynamic response of current in PAC is com-paratively slow.At that moment,the added current is provided by capacitance C,which results in the falling of DC link voltage.Operating point of the system also moves from A to B.In order to make the system op-erating point come back to A,the current should be decreased.The output DC link current of the system at the next controllable state is expressed as
ΔI d=C
d E d
d t
.
(10)
Fig.4Voltage phasor diagram of regulation process
It can be known from tangent relation of triangle in Fig.3(b)that the variety of R phase current is
ΔI R=
E R
ωL[tan(α+Δα)?tanα].(11) SinceΔαis small,(11)is linearized as
ΔI R≈
E R
ωL
m1Δα,(12) where m1is the linear co-e?cient.Considering energy balance between AC side and DC side of the converter, we have
3E RΔI R=E dΔI d.(13) Substituting(10)and(12)into(13)yields
Δα=
ωLCE d
3E2R m1
d E d
d t
,(14)
based on the triangle illustrated in Fig.3(b),we can get
I R=
ME d
√
6ωL
sinα.(15)
In the new static state,the output phase current I R+ΔI R is
I R+ΔI R=(M+ΔM)E d
√
6ωL
sin(α+Δα),(16)
J Shanghai Univ(Engl Ed),2008,12(6):560–564563 so that the increasing powers in both sides are
E dΔI d=3E RΔI R=3E R E d
√
6ωL
[(M+ΔM)
·sin(α+Δα)?M sinα].(17) Substituting(10)into(17),we can get
ΔM=?M[sin(α+Δα)?sinα] sin(α+Δα)
+
√
6ωL
3E R sin(α+Δα)
C d E d
d t
.(18)
SinceΔαis small,(19)can derive from(18)by lin-earizing and omiting the second portion of(18)for its smallness.
ΔM≈
?m2MΔα
sin(α+Δα)
,(19)
where m2is the linear coe?cient.It can be known from (14)and(19)that the changes of DC link voltage can be transformed intoΔαandΔM,which are added to
the outputs of PI regulators in the next step to improve the dynamic response.
3Control system con?guration
Fig.5shows the control system con?guration of the
three-phase grid-connected inverter.In order to de-crease the dependence of control angleαand modulation depth M on system parameters and increase stability
and anti-disturbance ability of the system,two closed loops are used.The control algorithm is implemented
using a TMS320LF2407A DSP of TI.By detecting line voltage u ST and phase current i R,power factor angle?can be obtained after phase discrimination.It is used
in PI regulator and transformed into control angleαfor phase control.By detecting DC link voltage E d,the voltage o?setΔE d used in PI regulator is obtained and transformed into the modulation depth M for voltage control.When the system has not started,(9)is used to predict the starting voltage.After the system stars up,the feed-forward values calculated by(14)and(19) are added to the output of PI regulators to improve the dynamic response.
4Experimental result
Fig.6shows the waveforms of the output voltage and the current in the experiment.The experimental param-eters are that the set start DC link voltage is670V,DC link voltage in static status is620V,and carry wave fre-quency is5.3kHz.DC link voltage has not yet achieved 670V in initial several periods in Fig.6and the sys-tem hasn’t started to work,so the output current is0. When the voltage achieved the set start value,the sys-tem starts to operate.
Fig.5Control system con?guration of a three-phase grid-connected inverter
Fig.6Experimental results when system starting
Fig.6(a)shows the waveform of the supply-side volt-age and the current without starting voltage prediction control and current feed-forward control.It can be seen that there is biggish inrush current and time of current regulation upwards of2s.Fig.6(b)shows the waveform of the supply-side voltage and the current with starting voltage prediction control.There is no biggish inrush current,but the time of current regulation is long all the same(upwards of300ms).Fig.6(c)shows the waveform of the supply-side voltage and the current with starting
564J Shanghai Univ (Engl Ed),2008,12(6):560–564voltage prediction control and current-feed forward con-trol.Obviously,the inrush current is very small and the time of current regulation is short (less than 50ms).Fig.7shows the waveforms of grid phase R voltage and the current when the system goes into the stable state.It can be seen that the phase angle between the output current and the grid voltage is very close to 180?.The current waveform approaches sine wave.The power factor is larger than 0.99.The voltage shown in Fig.7has a distortion nearby the peak of the waveform.It is caused by grid voltage with lots of harmonic instead of the control
strategy.
Fig.7Experimental results in stable state (10ms/div)
5Conclusion
Traditional three-phase grid-connected inverters based on the PAC generally have heavy inrush current and slow dynamic current response when starting up.This paper presents a starting voltage prediction control and current feed-forward control method to improve the dynamic performance of the system.The experimental results demonstrated that the system has got the fea-tures of the unity power factor energy feedback,DC-link voltage controllability,no inrush current and stable performance.
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(Editor CHEN Hai-qing)
. 运动控制系统课程设计 课题：三相桥式PWM逆变器仿真研究 系别： 专业： 姓名： 学号： 成绩：
城建学院 目录 一、设计目的 (2) 二、设计任务及要求 (2) 三、方案设计 (2) 1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 (2) 2、状态空间模型 (3) 3、系统的可控性和可观测性 (6) 3.1 可控性判断 (6) 3.2 可观测性判断 (6) 4、整体方案设计 (7) 5、仿真建模 (8) 5.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 (10) 5.3三相逆变电源总体电路仿真建模 (12) 6、仿真结果 (13) 6.1直流升压斩波电路仿真结果 (13) 6.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 (14) 6.3闭环反馈电路仿真实现结果 (14) 6.4三相逆变电源总体仿真实现结果 (15) 四、心得体会 (17) 五、参考文献 (18)
一、设计目的 随着电力电子技术，计算机技术，自动控制技术的迅速发展，PWM技术得到了迅速发展，PWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列有点，是一种比较好的波形改善法。它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。PWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。因此，研究PWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。 二、设计任务及要求 自拟负载，可选用电机或阻感负载等，画出系统主电路和控制电路的结构图，并进行仿真或实验验证系统的合理性。 三、方案设计 1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 N u u u 图1 三相桥式PWM型逆变电路
第4卷 中国舰船研究第4卷第5期2009年10月中国舰船研究Chinese Journal of Ship Research Vol .4No.5 Oct.2009收稿日期:2008-09-03 作者简介:朱承邦(1963-,男,高级工程师。研究方向:雷达应用 1引言 现代科技发展日新月异,各类电气设备对电源的品质要求也越来越高。逆变供电作为一种有效的电力供应形式,已广泛应用于生产生活的各个领域。 为了不断改善逆变器输出性能,人们发展出了多种逆变器控制方法,常见的有:电压瞬时值控 制、电流滞环控制、电流预测控制、鲁棒控制[1]、重复控制[2,3]、滑模控制[4]及SPWM 电流控制等。就各种逆变器控制策略的特点来看,基于SPWM 的电压电 流双环逆变器控制是一种较好的控制方法[5,6]。 本文针对电压电流双环逆变器控制模型,设计了电流内环和电压外环的控制参数,对设计的双环控制逆变器模型进行了仿真分析,分析结果 基于SPWM 控制的电压、电流双环 逆变器建模及其仿真 朱承邦1 李 乐2 王晓鹏2
1大连船舶重工集团有限公司军事代表室,辽宁大连1160052中国舰船研究设计中心,湖北武汉430064 摘 要:基于SPWM 的电压电流双环逆变器控制相对其他逆变器控制策略具有一定优越性,但其控制器参数设 计却是一个重点和难点。针对逆变器的SPWM 电压电流双环控制策略,建立了系统的控制模型,设计了电流内环和电压外环的控制器参数,并根据经典控制理论的判据,分别对控制器电流内环和电压外环参数进行了理论验证。最后根据设计的控制器参数,对SPWM 电压电流双环控制系统模型进行了仿真分析,结果表明,系统设计合理,效果满意。 关键词:SPWM ;逆变器;电压电流双环;仿真中图分类号:TM743 文献标志码:A 文章编号:1673-3185(200905-54-05 Modeling and Si mulation of Voltage and Current Double Loop Control Based on SPWM Inverters Zhu Cheng-bang 1Li Le 2Wang Xiao -p eng 2 1The Naval Representative Office ,Dalian Shipbuilding Heavy Industry Co.,Dalian 116005,China 2China Ship Development and Design Cent er ,Wuhan 430064,China Abstract :Comparing with other inverters control strategy ,voltage and current double loop control based on SPWM inverters are superior in capabilities though the controller parameters design is significant and difficult.In this paper ,the system control
湖南文理学院 课程设计报告 三相PWM逆变器的设计 课程名称：专业综合课程设计 专业班级：自动化10102班
摘要 本次课程设计题目要求为三相PWM逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。 本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个环节的设计，比如触发电路、控制电路、主电路等，其中部分电路的绘制采用Proteus软件，最后结合Matlab Simulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。 关键词：三相PWM 逆变电路Matlab 仿真
Abstract The curriculum design subject requirements for the design of the three-phase PWM inverter. Design process from the principle of analysis, selection of components, to scheme and the Mat-lab simulation, etc., to consolidate the theoretical knowledge, basic meet the design requirements. This article will be carried out in accordance with the design of process analysis, and the corresponding principles, including the theoretical foundation of the inverter circuit and introduction, using Matlab simulation software, etc., in addition, will also clearly introduces the design of every link, such as trigger circuit, control circuit, main circuit, etc., some of the drawing of the circuit using Proteus software, finally combined with Matlab Simulink, established a three-phase fully-controlled bridge voltage source type inverter circuit simulation model, and then through the software to get the ideal results. Keywords: Matlab simulation, three-phase ,PWM, inverter circuit
光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻
三相逆变器的建模 1.1逆变器主电路拓扑与数学模型 三相全桥逆变器结构简单，采用器件少，并且容易实现控制，故选择三相三线两电平全桥逆变器作为主电路拓扑，如错误!未找到引用源。所示。 图1三相三线两电平全桥逆变拓扑 错误!未找到引用源。中V dc为直流输入电压；C dc为直流侧输入电容；Q1-Q6为三个桥臂的开关管；L fj(j=a,b,c)为滤波电感；C fj(j=a,b,c)为滤波电容，三相滤波电容采用星形接法；N为滤波电容中点；L cj(j=a,b,c)是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接的连线电感；v oj(j=a,b,c)为逆变器的滤波电容端电压即输出电压；i Lj(j=a,b,c)为三相滤波电感电流，i oj(j=a,b,c)为逆变器的输出电流。 由分析可知，三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系abc下，分析系统的任意状态量如输出电压v oj(j=a,b,c)都需要分别对abc三相的三个交流分量v oa、v ob、v oc进行分析。但在三相对称系统中，三个交流分量只有两个是相互独立的。为了减少变量的个数，引用电机控制中的Clark 变换到三相逆变器系统中，可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，即将abc坐标系下的三个交流分量转变成αβ坐标系下的两个交流分量。由自动控制原理可以知道，当采用PI 控制器时，对交流量的控制始终是有静差的，但PI控制器对直流量的调节是没有静差的。为了使逆变器获得无静差调节，引入电机控制中的Park变换，将两相静止坐标系转换成两相旋转坐标系，即将αβ坐标系下的两个交流分量转变成dq坐标系下的两个直流分量。 定义αβ坐标系下的α轴与abc三相静止坐标系下的A轴重合，可以得到Clark变换矩阵为：
SPWM波控制单相逆变器双闭环PID调节器的Simulink 建模与仿真 随着电力行业的快速发展，逆变器的应用越来越广泛，逆变器的好坏 会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。逆变器的控制目标是提高逆变器 输出电压的稳态和动态性能，稳态性能主要是指输出电压的稳态精度和提高带 不平衡负载的能力;动态性能主要是指输出电压的THD(Total Hannonic Distortion)和负载突变时的动态响应水平。在这些指标中对输出电压的THD 要 求比较高，对于三相逆变器，一般要求阻性负载满载时THD 小于2%,非线性满载(整流性负载)的THD 小于5%.这些指标与逆变器的控制策略息息相关。文中主要介绍如何建立电压双环SPWM 逆变器的数学模型，并采用电压有效值外 环和电压瞬时值内环进行控制。针对UPS 单模块10 kVA 单相电压型SPWM 逆变器进行建模仿真。通过仿真，验证了控制思路的正确性以及存该控制策略 下的逆变器所具有的鲁棒性强，动态响应快，THD 低等优点。并以仿真为先导，将其思想移植到具体开发中，达到预期效果。 1 三电平逆变器单相控制模型的建立 带LC 滤波器的单相逆变器的主电路结构如图1 所示。图1 中L 为输出 滤波电感，C 为滤波电容，T1,T2,T3,T4 分别是用来驱动IGBT 的三电平的SPWM 波，U0 为输出负载两端的电压。在建立控制系统的仿真模型时，需要 采集负载两端的电压与实际要求的电乐值做比较，然后通过调节器可以得到所 需要调节的值。在此仿真模型中，驱动波形采用的是三电平的SPWM 波形， 具体的产生原理在这不做详细描述。在Matlah 的Simlink 库中SPWM 波的产 生如图2 所示，这里调制比设为0.8.
目录 第一章：课程设计的目的及要求 (2) 第二章整流电路 (5) 第三章逆变电路 (9) 第四章PWM逆变电路的工作原理 (11) 第五章三相正弦交流电源发生器 (14) 第六章三角波发生器 (15) 第七章比较电路 (16) 第八章死区生成电路 (18) 第九章驱动电路 (20) 附录 参考文献 课程设计的心得体会
第一章：课程设计的目的及要求 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 自立题目 题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计 注意事项： ①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，
②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计容。 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入交流电源： 三相380V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流： 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH
设计容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。
3KVA三相逆变器设计 1概述 随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备（如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器等）都不是直接使用交流电网作为电源，而是通过形式对其进行变换而得到各自所需的电能形式，它们所使用的电能大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。 当今世界逆变器应用非常广泛。逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。 （2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。 （3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。 本次课程设计要完成的是设计容量为3KVA的三相逆变器。初始条件为：输入直流电压220V。要求输出220V三相交流电，完成总电路的设计，并计算电路中各元件的参数。
双环反馈控制的 SPWM 逆变电源中电流环的设计 陈元娣,朱忠尼,林 洁 (空军雷达学院电子对抗系, 武汉 430019 摘要:针对目前电流环的设计方法不明确的问题, 通过建立 DC/AC系统的动态模型并对该模型进行理 论上的推导和分析得出了电流环的设计方法. 该方法在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环尽量采取 PI 调节器, 将使系统的稳定性更好, 参数调整比较方便, 能满足一定的带宽和动态特性. 通过仿真实验验证了理论推导的正确性. 关键词:逆变器 ; 双环反馈 ; 电流环中图分类号:TM464 文献标识码:A 近年来, SPWM 正弦波逆变器的反馈控制技术发生 2个较大变化, ①单环控制变为多环控制, ②有效值恒定反馈变为“瞬时” 值反馈, 目的是为了提高系统的动态响应速度和改善并控制在任意负载, 特别是非线性负载下的输出波形 . 对于双环 系统, 一般采取电压外环, 电流内环的设计. 电压环的作用是跟踪和稳定输出电压,它的设计大多采取 PI 调节器模式. 电流环的作用是使逆变器的动态响应加快, 负载适应能力加强, 并具有输出电流限制能力, 可提高系统的可靠性, 因此, 电流环的设计是双环反馈控制的关键技术之一.对于电流环的设计, 常见有 P 和 PI 2种设计方法 , 在实际应用中到底选哪种方法合适,目前还没有成熟的结论. 本文通过建立 DC/AC系统的动态模型, 对该模型进行理论上的简化和特性分析.理论分析表
明:在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环尽量采取 PI 调节器; 当系统参数基本明确或系统的惯性较小 (如大功率逆变器情况下, 可以考虑采取 P 调节器, 可以降低系统的调节难度, 提高系统的响应速度.通过对实际系统的仿真验证了本文结论的正确性. 1系统动态模型的简化设计原则 图 1是 SPWM 正弦波逆变器的功率电路原理 框图. 图 2是其等效模型, 图中 T 1=L /r 为滤波器电感的时间常数, r 为滤波电感直流电阻, T 为电压检测电路 的延迟时间常数, LT 为电流环, SPWM 控制器加逆 变器的等效模型为 G 1= K PWM U ab s Ls +r s s
并网逆变器的电流控制方法陈敬德，1140319060；杨凯，1140319070；指导老师：王志新（上海交通大学电气工程系，上海，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球范围内包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让其输出各项性能指标都满足要求的波形。目前所用的逆变器可以分为以下两类：一类是恒压恒频逆变器，这类逆变器在各种电源持续供电的领域应用广泛，它能够输出电压幅值和频率都是特定值的交流正弦波，简称CVCF 逆变器。第二类是变压变频逆变器，这种逆变器主要用在电动机的调速系统中，它能够输出特定的幅值电压和频率，简称VVVF 逆变器[2]。 本文将对并网逆变器的几种常见控制方法进行总结，如传统的PI控制、基于dq 旋转坐标系的控制、重复控制及比例谐振控制。给出了框图和数学模型，并指出了它们各自的优缺点。 1重复控制 1.1重复控制思想 重复控制是基于内模原理的一种控制方法。所谓内模原理，即在一个闭环调节系统中，在其反馈回路中设置一个内部模型，使该内部模型能够很好的描述系统的外部特性，通过该模型的作用可使系统获得理想的指令跟踪特性，具有很强的抗干扰能力
《电力电子技术》课程设计说明书三相桥式PWM逆变电路的设计院、部：电气与信息工程 学生姓名：刘远治 指导教师：桂友超职称副教授 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1104班 完成时间：2014年06月
摘要 本文设计了一个三相桥式PWM控制的逆变电路。PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术,如果脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形,也称为SPWM波形。该设计包括主电路、驱动电路、SPWM信号产生电路、过流保护等方面的设计。该逆变器主电路采用的开关器件是IGBT；如需实物制作，驱动电路可采用现在大功率MOSFET、IGBT专用驱动芯片IR2110；PWM信号产生电路可采用CD4538芯片控制产生。 关键词：三相桥式；主电路；IR2110；CD4538
Abstract This paper designed a three-phase PWM controlled inverter bridge circuit. PWM control is on the pulse width modulation technology, if the pulse width changes according to sine law and the sine wave PWM waveform equivalent, also known as SPWM waveform. The design includes the main circuit, driver circuit, SPWM signal generation circuit, over-current protection and other aspects of design. The inverter main circuit uses IGBT; If you need make it real, driver circuit can use high-power MOSFET, IGBT dedicated driver chip IR2110; PWM signal generation circuit controlled by the CD4538 chip produced。 Key words three-phase bridge; main circuit; IR2110; CD4538
交流调速系统课程设计题目：三相桥式SPWM逆变器的仿真设计 班级：0 姓名： 学号： 指导老师：
目录 摘要 (2) 关键词 (2) 绪论 (2) 三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求 (3) SPWM逆变器的工作原理 (3) 1 工作原理 (5) 2 控制方式 (6) 3 正弦脉宽调制的算法 (9) MATlAB仿真设计 (12) 硬件实验 (19) 实验总结 (23) 附录 Matab简介 (24) 参考文献 (24)
三相桥式SPWM逆变电路设计 摘要： 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。 在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的6个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本实验针对正弦波输出变压变频电源SPWM调制方式及数字化控制策略进行了研究，以SG3525为主控芯片，以期得到一种较理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。 关键词：逆变器SPWM逆变器的工作原理正弦脉宽调制的调制算法单极性正弦脉宽调制双极性正弦脉宽调制自然采样法规则采样法双极性正弦波等面积法 一、绪论 正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛地应用于国民经济生产生活中,其中有:针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源UPS (Uninterruptle Power Supply) ;针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源EPS ( Emergence Power Supply) ;针对船舶工业用电的岸电电源SPS(Shore Power Supply) ;还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新,特别是以绝缘栅极双极型晶体管IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现,大大简化了正弦逆变电源的换相问题,为各种PWM 型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法,从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制. 电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。 IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它
湖南文理学院课程设计报告 课程名称：专业设计 系部：电气与信息工程学院 专业班级：自动化07103班 学生姓名：姚金兵 学好：200716010324 指导教师：敖章鸿 完成时间：2010.12.30 评阅意见： 评阅教师日期
目录 一、设计要求 ------------------------------------------------------------------------------------------ - 3 - 二、设计的目的 ---------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - 三、设计的具体 ---------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - （1）、系统概述 -------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - 1、三相pwm逆变器工作原理----------------------------------------------------------------- - 3 - 2、单元电路设计---------------------------------------------------------------------------------- - 4 - （2）、控制电路设计 ------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 1、触发电路 ---------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - （3）、双闭环控制电路的工作原理---------------------------------------------------------- - 8 - 1、电流调节器------------------------------------------------------------------------------------- - 8 - （4）、检测电路 ------------------------------------------------------------------------------------ - 10 - 1、电流互感器----------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 2、电压互感器----------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 3、给定电压 -------------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 4、仿真与分析----------------------------------------------------------------------------------- - 12 - 四．心得体会及建议 ------------------------------------------------------------------------------ - 12 - 五、参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 14 - 六、附录--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 15 -
图片简介: 本技术介绍了一种并网逆变器的控制系统及控制方法，所述的控制系统包括：检测单元、锁相单元、计算单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS触发器以及选择开关，选择开关对RS触发器的信号经过选择后得到逆变系统中开关S1、S2、S3、S4的驱动信号g(S1)、g(S2)、g(S3)、g(S4)，其中，选择的依据由电网电压ug提供，通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现并网逆变器的控制。本技术实现了对可再生能源等直流源不稳定，且电网存在波动情况的并网系统的控制，能够抑制直流侧电源不稳定对并网电流的影响，且提高了并网电流对于电网波动的动态响应速度。 技术要求 1.一种并网逆变器的控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括：检测单元、锁相单元、计算单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS触发器以及选择开关，其中， 所述的检测单元和选择开关与逆变系统相连，所述的检测单元检测得到逆变系统的并网电压ug、逆变器输出侧A、B点之间的电压uAB和电感电流il，所检测到的信号发送给计算单元以及经过乘法器后送入复位积分器； 所述的锁相单元与所述的检测单元相连，用于对所检测的并网电压的相位和频率进行锁定，用以确定给定并网电流的相位和频率；所述的计算单元、乘法器和复位积分器用于计算及处理所述的检测单元和锁相单元所得到的信号，所述的计算单元和所述的复位积分器的输出端分别与所述的比较器的两个输入端相连； 所述的比较器用于对所述的计算单元和复位积分器处理得到的信号进行对比，用于提供所述的RS触发器 的R端信号，R端为RS触发器的复位端；RS触发器的S端连接时钟信号，RS触发器的输出Q端和端与所述的选择开关相连，所述的选择开关对RS触发器的信号经过选择后得到逆变系统中开关S1、S2、S3、S4的驱动信号g(S1)、g(S2)、g(S3)、g(S4)。
目录 第一章课程设计的目的及要求 (03) 第二章整流电路 (05) 第三章三相桥式逆变电路 (10) 第四章PWM逆变电路的工作原理 (15) 第五章比较电路 (19) 第六章死区生成电路 (23) 第七章总电路图及波形 (26) 第八章个人心得 (28) 参考文献 (29)
第一章课程设计的目的及要求 一、课程设计的目的 通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 自立题目 题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计 注意事项： ①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等， ②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。
控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入交流电源： 单相220V，f=50Hz 三角波载波频率f=2kHz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理。 输出交流：f=20Hz 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，等效为星形RL 电路，R=10Ω，L=15mH 设计内容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计
无源三相PWM逆变器控制电路设计 、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要 的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 、课程设计的要求 1注意事项 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 1 人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。 输入交流电源： 三相380V, f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流：
电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=1(D, L=15mH 2. 在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识 和创造性的思维方式以及创造能力 3. 在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力 4. 课题设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明， 主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。 报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图。 5. 课程设计用纸和格式统一 三设计内容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2 人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。
华中科技大学 硕士学位论文 PWM逆变电源双环控制技术研究 姓名：何俊 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：彭力 20070209
摘要 逆变器作为UPS系统的核心部分，要求它能够输出高质量的电压波形，尤其是在非线性负载情况下仍能够得到接近正弦的输出波形，因此各种各样的逆变器波形控制技术得以发展。其中瞬时值反馈控制技术是根据当前误差对逆变器输出波形进行有效 的实时控制，如果控制器设计合理，则既可以保证系统具有较好的稳态性能，同时可 以保证系统具有较快的响应速度。本文主要研究内容是PWM逆变电源电流内环电压外环双环控制技术，对逆变器双环控制进行了理论分析，并结合仿真和实验对其控制 性能进行了深入的研究。 基于状态空间平均法给出了PWM逆变器的传递函数形式和状态方程形式的数学模型，详细分析了死区效应、过调制和非线性负载对单相全桥逆变器输出电压的影响，指出减小输出阻抗是增强系统非线性负载适应能力的合理方案。 分析比较了电感电流内环电压外环和电容电流内环电压外环两种双环控制方式， 提出了带负载电流前馈补偿的电感电流内环电压外环双环控制方式，重点研究了逆变器电容电流内环电压外环双环控制。依据电流内环所采用调节器的不同，分别讨论了 电流内环采用P调节器、电压外环为PI调节器和电流内环、电压外环均为PI调节器两种双环控制方式。采用极点配置的方法设计控制器参数，在闭环系统配置相同的阻 尼比和自然频率的前提下对两种双环控制方式进行仿真比较。仿真结果表明电流内环和电压外环均采用PI调节器的逆变器双环控制方式能够达到较好的动、静态特性， 特别是其非线性负载带载能力较强；电流内环采用P调节器、电压外环为PI调节器的逆变器双环控制方式稳态性能较好，但其抗非线性负载扰动能力不及电流内环和电压外环均采用PI调节器的双环控制方式，理论分析和仿真结果表明增大双环控制系 统的期望自然频率可以改善系统的抗非线性负载扰动能力。 基于理论分析和计算，在一台样机上进行电容电流内环电压外环的双环模拟控制 实验，实验结果与理论分析相符。 关键词：PWM逆变器双环控制极点配置模拟控制
电力电子技术课程设计 题目三相桥PWM逆变器的设计 院系信息工程学院 班级11自动化x班 学号x 学生姓名高xx 指导教师邓文浪 完成时间x
目录 1 内容摘要 (3) 2 设计内容及要求 (4) 3 设计原理及分析 (5) 4 单元电路设计 (10) 4.1主电路 (10) 4.2控制电路 (13) 4.3滤波电路 (15) 4.4系统整体布局 (16) 5 仿真电路的调试与分析 (16) 5.1仿真电路调试过程 (16) 5.2仿真电路调试结果 (17) 6 设计电路总结与改进 (19) 7 参考文献 (20)
摘要 随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，PWM技术得到了迅速发展，SPWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列优点，是一种比较好的波形改善法。它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。SPWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。因此，研究SPWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。 本文通过对逆变器的概念、设计技术、分类等方面的介绍，简要描述了三相无源电压型逆变器的构建方式及其内部结构。同时，也简要介绍了正弦脉宽调制技术。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。 通过应用Matlab软件，构建了一个使用无源型三相逆变电路供电的系统，并进行了仿真。在对获得的仿真波形分析中，定性地讨论了逆变器的两个主要参数——载波频率和输出电压频率以及不同负载对系统仿真结果的影响。获得以下结论： (一)在电压输出频率一定的情况下，载波频率的大小决定了每个周期内 的仿正弦脉冲个数，既决定了正弦波形的仿制质量。 (二)负载的感性功率对于正弦电压的仿制并无太大影响。 关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术 MATLAB仿真
三相并网逆变器的双环控制策略研究 1引言 随着新能源发电在全世界范围内应用越来越广泛，并网发电技术也成为一个重要的研究方向[1-5]。而新能源如太阳能电池、燃料电池以及小型风力发电都需要采用并网逆变器与电网相连接。通常并网逆变器采用高频PWM调制下的电流源控制，从而导致进入电网的电流中含有大量高次谐波，一般会采用L滤波器进行滤除，但是目前一些研究文献[6-7]提到LCL滤波器具有比和L型滤波器更理想的高频滤波效果。从而常被用于大功率、低开关频率的并网设备，同时基于LCL滤波器的控制技术也成为新的研究热点之一。 尽管LCL滤波器滤除高次谐波效果明显，但是LCL滤波器是一个谐振电路，其谐振峰对系统的稳定性以及并网电流波形质量有很大的影响，如何设计控制器使系统稳定运行是必需解决的问题。在这种情况下基于电流双环的控制策略被提出来，同时文献[8][9]都提出了引入滤波电容电流内环的电流双环控制策略的可行性，并没有提出电流双环控制器的设计方案以及分析内外环的比例参数对系统的系统稳定性以及谐波阻抗的影响。与逆变器控制为电压源采用电压电流双环控制策略的设计方法不同。由于电流双环内外环控制器的带宽频带相差不大，所以不能按照电压源型逆变器的电压电流双环分开设计思路来确定控制器参数，此外电流双环控制策略应用于并网电流的波形控制，被控对象为工作在并网模式下采用LCL三阶滤波器的三相逆变器，其开环情况下系统的三个极点离虚轴很近，如何合理设计控制器参数使闭环控制系统具备一定的稳定裕度和快速动态响应速度需要进一步研究。 基于以上分析本文针对三相并网发电系统的运行特点以及LCL滤波器的工作特性，研究基于LCL 滤波器的电流双环控制的少自由度问题，并提出了基于高阶极点配置的实用新方法设计电流双环控制器参数，并配合劳思－赫尔维茨稳定判据验证控制系统稳定性，同时验证控制器参数和系统参数在一定范围内变化的情况下系统的鲁棒性，并最终将该设计方法得到的控制器参数应用于三相并网发电系统的实验平台，通过实验结果验证本文所提出的基于电流双环控制的三相并网逆变器具备一定的稳定裕度和快速动态响应速度。 2并网逆变器的状态空间数学模型 2.1 主电路拓扑 如图1所示三相并网发电系统的拓扑结构图，在图中i dc1代表直流输入电源，C1代表输入直流母线滤波电容、T1～T6代表三相逆变桥的6个IGBT开关管，R1代表滤波电感L1的内阻和由每相桥臂上、下管互锁死区所引起的电压损失，R2代表滤波电感L2的内阻，L1、C2、L2组成三阶LCL滤波器。 图1三相并网发电系统拓扑结构图