三相四桥臂逆变电源控制研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要传统的三相逆变器采用三桥臂主电路结构，当三相负载对称时，电源输出电压三相对称；但是当三相负载不对称时，负载中性点电位将会发生漂移，输出三相电压不再对称。针对于此，有学者提出一种三相四桥臂的拓扑形式，三相四桥臂结构可以解决负载不对称时的中性点漂移问题，保持输出电压对称。本文以采用三相四桥臂作为逆变电源主电路拓扑，开展其控制技术研究。本文先研究了三相四桥臂逆变器在a．b．C坐标系、a．∥一0坐标系和d．q一0坐标系下数学模型，并从理论和实验上分析了三相不平衡机理，建立了d．q．0和厂．S．0的双同步旋转坐标

2、系。然后，详细分析了在a—b．C坐标下，三相四桥臂逆变器的空间矢量调制理论，并将其用于所设计的系统控制中，以提高电源输出三相电压的质量，减少谐波分量。在实验仿真中，本文建立了三相四桥臂逆变电源的仿真系统。采用电容电流内环、电容电压外环的双闭环控制，在双同步旋转坐标系下，分别对三相四桥臂逆变电源输出电压的正序、负序、零序分量进行控制。针对可能出现的负载情况，如空载、满载、半载、突加负载、负载端电压波动、非线性负载和三相不对称负载等情况，分别进行了系统仿真。为了体现三相四桥臂逆变系统在带不对称负载时的优势，本文又建立了相同仿真参数的三相三桥臂逆变

3、系统。重点对比了两者分别在带不对称负载时的情况。实验证明，所建立的采用正序、负序、零序闭环控制的三相四桥臂逆变电源具有系统响应快、精度高、THD小、抗干扰能力强、带非线性负载能力强，尤其是具有很强的带不对称负载能力，验证了整个系统的优越性。关键词：三相四桥臂；不对称负载；三维空间矢量调制西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractThetraditionalthree—phaselnverterhasastructurewiththreearms．whenbearingwiththethree—phasesymmetricalloa

4、d，thepowersupplythree-phaseoutputvoltageissymmetrical．butwhenwiththethree—phaseasymmetricload，theloadneutralpotentialpointwilldrift，SOtheoutputthree—phaseisvoltagenolongersymmetrical．Aimingatthis，scholarshaveproposedainvertertopologyformwith3-phaseand4一leg．3一phaseand4-legst

5、ructurecansolvetheproblemofneutralpointdrift，andmaintainstheoutputvoltagesymmetry，whentheloadisasymmetric．Firstly，thepaperresearchedthemathematicalmodelof3-phaseand4-legina-b·ccoordinatesystem．a-p一0coordinatesystemandthed—q一0coordinatesystem，andanalysedtheprincipleofthree-p

6、haseunbalance，establishedbisynchronousrotatingcoordinatewitha-b—Candd-q一0coordinate．Thenthepaperintroducedtheprincipleof3一DSVMina-b—Ccoordinatesystemfor3-phaseand4-leginverter，andappliedittothedesigncontrol，inordertoimprovethequalityofthree-phasevoltagepoweroutputandtoreduc

7、etheharmoniccomponents．Intheexperimentsimulation，a3·phaseand4-leginvertersimulationsystemwasbuilt，whichadoptedthedual·loopcontrolwithinnerloopusingcapacitivecurrentandouterloopusingcapacitorvoltage．Inthebisynchronousrotatingcoordinate，thepositivesequencecomponent，negativese

8、quencecomponentandzerosequencecomponentoftheoutputvoltagewererespectivelycontrolle