PWM逆变电源双环控制技术研究

《PWM逆变电源双环控制技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、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

2、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

3、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IAbstractAsthekeypartoft

4、heUPS(UninterruptiblePowerSupply)system,invertersarerequiredtogethighqualityoutputvoltagewaveform.Toachievenearlysinusoidaloutputvoltageevenwithnonlinearloads,manywaveformcorrectiontechniqueshavebeenproposed.Sincetheinstantaneousfeedbackcontroltechniqueisareal-timecontrolmethodaccordingtothecurren

5、terrorofoutputwaveform,oncethecontrollerisdesignedproperly,itcouldachievenicestaticcharacteristicswithgooddynamicresponse.ThedissertationfocusesontheresearchfordualloopcontroltechniquewithinstantaneousvoltageandcurrentfeedbackforPWMinverters.Bothdynamicandstaticcharacteristicsareanalysedbysimulati

6、onsandexperiments.Basedonthestate-spaceaveragingandlinearizationtechnique,themathematicalmodelisgiveninformoftransferfunctionandstateequations.Theinfluenceofdead-time,over-modulationandnonlinearloadsonoutputvoltageinsingle-phasefull-bridgeinvertersisanalyzedindetail.Themethodwhichreducesequivalent

7、outputimpedanceofthecloseloopsystemtoeliminatethedisturbanceofnonlinearloadisreasonable.Thevoltageandcurrentdualloopcontrolsystemisdividedintoinductorcurrentfeedbackandcapacitorcurrentfeedback.Bothofthemareanalys