三相四桥臂逆变器的PWM控制策略 与其他三相逆变器相比，三相四桥臂全桥逆变器具有体积小、重量轻、成 本低的优点，因此具有很好的应用价值。该逆变器控制策略主要有空间矢量控 制法和滞环控制法，其中对空间矢量控制法的研究较为深入。三维空间矢量控 制法虽然具有电压利用率高、控制灵活、效率高等优点，但其空间矢量图抽象，难以理解，控制时需进行坐标变换，且开关矢量带有根号，控制较为复杂。滞 环控制法的控制思想简单，易于理解，但该方法用于四桥臂逆变器时，需对各 相误差电流大小进行判断，从而决定第四桥臂两开关管的开关状态。因此，控 制的实时性和精度受到了影响。 此处研究了一种零序电流注入的PWM 控制策略，该控制策略能实现三相四 桥臂逆变器的解耦控制，且控制方法简单，易于理解和实现。与常规的正弦波 调制方法相比，直流母线电压利用率得到了提高，且具有很好的带不平衡负载 能力。 2 三相四桥臂逆变器系统模型 图1 示出三相四桥臂逆变器主电路结构图。为便于分析，假设直流电源E 分 为两部分，中间点电位为零。4 个桥臂的中间点电压分别为ua，ub，uc，uN，电感电流分别为iLa，iLb，iLc，三相输出电压分别为uoa，uob，uoc，输出电 流分别为ioa，iob，ioc。 三相四桥臂逆变器的状态方程为： 三相四桥臂逆变器有8 个开关管器件，用Sa，Sb，Sc，SN 分别表示每个桥臂的开关函数。当桥臂上管开通，下管关断时，定义此桥臂的开关方式为 Si=1(i=a，b，c，N)；当桥臂上管关断，下管开通时，定义Si=0。 令SaN=Sa-SN，SbN=Sb-SN，ScN=Sc-SN，则桥臂输出电压与直流侧输入电
目录 摘要....................................................................................... - 2 - Abstract .................................................................................. - 3 - 第一章引言 .......................................................................... - 4 - 1.1 设计背景....................................................................... - 4 - 1.2 设计任务....................................................................... - 4 - 第二章方案选择论证 .......................................................... - 6 - 2.1方案分析........................................................................ - 6 - 2.2方案选择........................................................................ - 6 - 第三章电路设计 ................................................................ - 7 - 3.1 主电路原理分析............................................................ - 7 - 第四章仿真分析 ................................................................ - 9 - 4.1 建立仿真模型 ............................................................... - 9 - 4.2仿真参数的设置 .......................................................... - 10 - 4.3 仿真结果及波形分析................................................... - 11 - 第五章设计总结 ................................................................ - 26 - 致谢................................................................................. - 27 - 参考文献............................................................................... - 28 -
浦江学院2015 届毕业设计（论文） 题目：三相四桥臂逆变电源的设计 专业：电气工程及其自动化 班级：浦电气1105 姓名： 指导老师： 起讫日期： 2015年6月
三相四桥臂逆变电源的设计 摘要 传统的三相逆变电源采用三桥臂结构，但是在不对称负载情况下，三相输出电压会产生负序分量和零序分量，这些因素会干扰系统的输出效果，造成系统三相电压输出不对称。为了抑制这种不对称的情况，本文引用了三相四桥臂拓扑结构。三相四桥臂逆变电源可以在三相负载不对称时保持三相输出电压的对称输出，且具有系统容量小成本较低的优点。 本文通过建立三相四桥臂逆变电源的数学模型，由数学模型可以得到输出电压和电感电流等各个变量之间的关系，从而实现对输出电压的控制。本文构建了基于瞬时对称分量法下四桥臂逆变器的平均模型，该逆变器在带三相不平衡负载的情况下，可以提供三相对称电压。三相电压和电流通过瞬时对称分量法可以分解为瞬时的正序、负序和零序分量，并在各自的参考系中转变成直流信号，再分别加以PI控制。同时本文给出了控制器设计的详细推导和软件实现方法。 关键词：三相四桥臂逆变电源，数学模型，对称分量，三相对称电压
The Design of Three-phase Four-leg Inverter Abstract Conventional three-phase inverter adopts three-leg topology. But when the loads are unsymmetric, undesired components of negative sequence and zero sequence which come from three-phase output voltages will cause unsymmetric output in system. For the sake of suppressing the asymmetry, a three-phase four-leg inverter which is proposed in this paper can ensure the three-phase symmetrical outputs when the loads are unsymmetric, in addition it has the advantage with smaller capacity and lower cost. This paper establish four bridge three-phase inverter arm of the mathematical model, the model can get four bridge three-phase inverter arm of the output voltage and current, inductance of the relationship between the different variables, so it can realize the output voltage control.The thesis have built average models of a four-leg inverter based on the symmetrical components, and proposed a improved control strategy. Symmetrical components of three-phase voltage and current are decomposed into DC quantities which can be controlled by PI in their respective reference systems. This paper describes the detailed derivation of controller design and software implementation. Keywords: four-leg three-phase inverter，mathematical model，symmetrical components，The three-phase symmetrical voltage
第二章 三相四桥臂的大信号平均建模与模型分析 本章通过建立三相四桥臂的大信号模型，并将该模型转换到同步旋转坐标系（dq0）中，并进行分析、计算，得出： 1、三相四桥臂逆变器存在三相电压耦合，系统需要进行解耦； 2、通过模型的简化分析，从理论上证明第四桥臂可以独立控制的结论。 本章所建立的理论为后几章关于“三相四桥臂控制单路”的研究提供了依据。 §2.1 在abc 坐标系下的大信号平均模型 桥臂开关信号平均建模法是一种常见的方法[49-50]，它实质是将图2.1中的每个桥臂等效为图2.2的受控源形式。 图2-１ 通用桥臂单元 图2-2 桥臂的平均大信号模型 Fig.2-１ Generic phase leg cell Fig. 2-2 Average large-signal model of phase leg 在理想情况下，图2.2中的参数约束条件为[51]： ?? ?===（开关管两端的电压） （流过开关管的电流）01 00V i S 0=S ，表示开关管S 断开，流过该管的电压为零；1=S ，表示开关管S 导通，该 开关管两端的电压为零，为了桥臂不令直通短路，任何时间桥臂上下管（ip S 、in S ）都有下式成立： 0=+in ip S S （2-1） 忽略电路电流电压的高频纹波，则得到i V 、p i 的平均值为： dc i V d V ?= φi d I i p ?= i in ip
式中：i d （c b a i ,,=）为上管开通占空比。 将图1-1中的逆变桥桥臂用图2-2的平均模型的替代，得到图2-3的三相四桥臂的平均大信号模型。 图２-３ 四桥臂逆变器的平均大信号模型 Fig. ２-３ Average large-signal model of four-leg inverter 由于该模型是在静止的abc 坐标系下得到的，称为abc 坐标系下的模型。模型中，a i ， b i ， c i 为三相电感电流；n i 为第四桥臂电流；p i 为直流电压源输出电流；La i ，Lb i ，Lc i 是三相负载电流。根据图2-3，列写电路方程如下： a a b b c c P n n i d i d i d i d i =+++ (2-4) a a a b b b c c c d d d d d d d d d d d d n dc f n n dc n dc f n n dc n dc f n n dc i i d V L V L d V t t i i d V L V L d V t t i i d V L V L d V t t ?=+-+???=+-+?? ?=+-+?? (2-5) a b c ()n i i i i =-++ (2-6) a a a b b b c c c d d L f L L i V i i C V i t i V i ?????? ??????=+?????? ???????????? (2-7) 若定义：
分类号密级 U D C 学 位 论 文 三相四桥臂逆变器的设计与解耦控制 作者姓名：王狄 指导教师：张化光教授副导师：陈宏志讲师 申请学位级别：硕士学科类别：工学 学科专业名称：电力电子与电力传动 论文提交日期：2008年2月22日论文答辩日期：2008年2月26日学位授予日期：答辩委员会主席： 评阅人： 东北大学 2008 年2月
A Thesis for the Degree of Master in Power Electronics and Electric Drives Design and Decoupling Control Strategy of the Three-phase Four-leg Inverter By Wang Di Supervisor : Professor Zhang Huaguang Northeastern University February 2008
独创声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 （如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意） 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期：