智能逆变器的设计与制作毕业设计

毕业设计设计题目: 智能逆变器的设计与制作毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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经过查找各种资料以及生活中运用到的各类逆变器，基本能够确立出逆变器的基本原理、特征以及其研究进展，采用开关函数概念建立了CC-PWM 逆变器的数字模型，总结了目前存在的各种电流控制技术，并讨论分析、比较了他们的利弊所在。

通过仿真软件研究分析得出结论，第一：正弦环宽电流控制器。

其二：模糊变环宽滞环电流控制器；这两种改进的滞环电流控制方均能改善系统的动态响应性能，减小电流的跟踪误差。

深入探索了CC-PWM逆变器的线性电流控制策略，并提出了模糊自整定PI控制和基于神经网络的模糊推理自整定PI控制两种改进智型智能PI控制算法，充分利用其智能性。

这些基于智能控制的自整定PI控制算法能使得CC-PWM线性电流控制器的动态性能得到改善，仿真也能确定其正确性。

最后，目前应用越来越广泛的三电平逆变器的控制策略进行了简单的分析和研究，提出了一种可行的简化选择基本电压矢量的空间电压矢量PWM调制方法。

关键词：智能逆变器电流控制电压型，滞环控制，模糊控制，模糊神经网络控制，PI控制，三电平逆变器1. 设计任务和设计思路1.1 设计意义在逆变器的控制技术中，CC-PWM电流控制方法一直以来都是电力电子学的重要研究课题。

在近二十多年的时间里，人们十分重视对CC-PWM电流控制方法的研究。

对CC-PWM逆变器的研究主要是对其结构中包含的电流控制环的控制策略的研究。

1.2 设计要求智能逆变器的作用是在原有逆变器的基础上更加智能化，在原有逆变器的基础之上更加快捷实现AC-DC或者DC-AC，在安全方面，比原有的普通逆变器更加安全、可靠、操作简捷等优点。

1.3 设计思路设计任务--设计方案论证--单元电路设计--电路制作--电路调试--作品展示1.4 方案选择在CC-PWM电流控制方案中，滞环电流控制是应用的最经常、最广泛的一种控制方法。

这是一种非线性、闭环电流控制方法。

常用的一种电流闭环控制方法是滞环电流跟踪PWM（Current Hysteresis Band PWM ---- CHBPWM）控制，具有滞环电流跟踪PWM控制的PWM变压变频器A 相控制原理如图1.2所示。

图1.2 PWM变压变频器控制原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h。

将给定电流.Ia与输出电流Ia进行比较，电流偏差△Ia超过±h，经滞环控制器HBC控制你变器A相上桥臂的功率器件动作。

B、C二相的原理图均与此相同。

2. 硬件原理及其电路设计2.1 CC-PWM变换器的基本原理电流控制电压型PWM变换器的基本结构图如图1.3所示，它包括AD/DC 和DC/AC两种类型。

图1.3 PWM变换器基本结构图在上图中，Ia*，Ib*，Ic*表示三相电流参考信号，Ia，Ib，Ic表示通过三相负载的实际电流信号，Ea，Eb，Ec表示三相电流误差值，Sa，Sb，Sc表示逆变器的三相开关信号，Udc为逆变器直流端的电压。

由上图可知，CC-PWM变换器是由直流端，交流端、电压型功率变换器以及PWM电流控制器一起共同组成的。

PWM电流控制器的主要任务是控制交流端负载中流过的时间电流始终跟踪给定的参考电流信号指令，即PWM控制器将给定的电流信号的参考值与负载端的实际电流瞬时值进行比较，按照PWM电流控制器采用的控制算法进行计算，产生变换器功率器的开关控制信号,即Sa，Sb，Sc。

通过开关的动作使得没相的店里路的误差减小。

因此，PWM电流控制器的主要需要完成误差补偿和调制两项基本的任务。

通常来说，PWM变换器中的电压型功率变换器通常采用如下图所示桥式变换器结构，这是一种以开关方式工作的功率放大器。

如图，三相负载以R-L组合简化替代，Ea，Eb，Ec为三相反电势。

对下图来说，桥式变换器进行控制时，需要注意如下几点：图1.4 桥式变换器基本结构图调制过程电流脉动相间干扰电压矢量序列与电流脉动直流环节电压限制2.2 CC-PWM逆变器的数学模型典型的三相电压型PWM逆变器的图谱结构图如下图1.5所示。

在下图中Va，Vb，Vc是逆变器的交流端的三相输出相电压，S1-S6是六个产生输出开关信号的晶体管开关，例如：Sa代表S1和S4的组合。

逆变器每相中的两个开关不能同时导通和同时关断。

可做出如下定义：0 （S1关断）（i=1，2，3，4，5）（1-1）Si=1 （S1导通）由于在任意时刻，构成每相的两开关的状态不同，因而在式（1-1）中它们的取值也不相同。

故有下式成立：S1+S4=1Ude = S2+S5=1 (1-2)S3+S6=1定义开关函数（Sa，Sb，Sc）：0（ S1关断、S4导通）Sa= （1-3）1（ S1导通、S4关断）0（ S3关断、S6导通）Sb= (1-4)1（ S3导通、S6关断）0（ S5关断、S2导通）Sc= （1-5）1（ S5导通、S2关断）图1.5因此，逆变器的开关信号（Sa，Sb，Sc）可以产生8种状态。

表（2-1）列举了在开关组合状态下的逆变器的输出电压情况。

（2-1）2.3 CC-PWM逆变器的主要控制方法如今，存在这多种针对对于CC-PWM逆变器的电流控制方法，通常人们将它们分为线性电流控制和非线性电流控制两大类。

线性电流控制器通常采用常规的电压型变换器方式运行。

与非线性电流控制相比，线性电流控制器能清晰地分离成电流误差补偿和电压调制两大部分。

这样，我们就能方便、快捷有效的理由开环调制的优点。

一下是几种常见的CC-PWM电流控制方法。

2.3.1 滞环电流控制方法下图为CC-PWM逆变器的滞环电流控制器的基本结构图，该滞环比较器的环宽为2h。

由于这种控制器的结构简单、算法简单、实现简单，同时它也是最常见、应用的最广泛的一种CC-PWM电流控制方法。

图2.12.3.2 线性电流控制方法CC-PWM线性电流控制器可以分离成误差补偿和PWM调制两大部分。

在线性电流控制器中，谐波比较器是最基本、最常见的一种控制结构。

下图为它的基本结构图。

图2.2 线性电流控制器基本结构图这种控制器采用的是线性、闭环控制方法。

控制器中有3个独立的补偿电流误差的PI调节器，电流误差(Ea，Eb，Ec)通过PI控制器产生电压控制信号。