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基于重复控制的三相四桥臂逆变器研究

作　者: 温小林
导　师: 张昆仑
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 三相四桥臂逆变器 三维空间矢量调制 重复控制 状态反馈
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


对传统三相逆变器而言,传统三桥臂结构的三相逆变器在不平衡负载下会产生输出电压不对称的现象。针对于此,有学者提出一种三相四桥臂的拓扑形式。本文将重复控制、状态反馈控制相结合、空间矢量调制运用于三相四桥臂逆变器,以实现输出三相标准正弦电压和带不平衡负载的能力。课题前期分别建立了离散域α-β-0坐标d-q-0坐标下的状态模型,并对两种模型作了对比,同时结合重复控制,设计了系统d-q-0坐标下的重复复合控制器。本文把重复控制补偿器的作为一个FIR滤波器来设计,设计理念更加清晰简单。其次,本文详细介绍了三相四桥臂逆变器基于a-b-c坐标下的三维空间矢量调制理论。最后,通过MATLAB/Simulink仿真软件对本文的控制系统进行了仿真研究。本文后期是一个30KVA 220V/50HZ三相四桥臂逆变电源实验平台的软硬件设计过程,主要包括主电路元器件的选型和基于TMS320F2812控制器的印制电路板设计,基于CCS(Code Composer Studio)软件平台的系统C语言程序设计。通过实验验证了重复控制结合增广状态反馈控制应用于三相四桥臂逆变器,在不平衡负载条件下可取得良好的静动态性能。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 常用三相逆变器四线输出结构分析  10-12
  1.2 三相四桥臂逆变器的研究现状  12-13
  1.3 三相四桥臂逆变器控制策略  13-15
  1.4 现代控制理论在逆变器中的应用  15-17
  1.5 本文主要研究内容  17-18
第2章 三相四桥臂逆变器建模分析  18-32
  2.1 单相逆变器建模分析  18-23
    2.1.1 增广状态反馈控制原理  18-22
    2.1.2 全维状态观测器  22-23
  2.2 a-b-c坐标下的三相四桥臂逆变器数学模型  23-25
  2.3 α-β-0坐标系下的三相四桥臂逆变器平均模型  25-27
  2.4 d-q-0坐标系下的三相四桥臂逆变器平均模型  27-29
  2.5 三种坐标下控制模型对比分析  29-32
第3章 重复控制理论与补偿器设计  32-45
  3.1 重复控制结构  32-34
  3.2 重复控制性能与内部函数关系  34-35
  3.3 控制对象分析  35-36
  3.4 重复控制补偿器  36-44
    3.4.1 FIR滤波器的特性和设计方法  39-40
    3.4.2 FIR滤波器的窗函数设计法  40-44
  3.5 本章小节  44-45
第4章 三维空间矢量调制与系统仿真  45-62
  4.1 三维空间矢量调制理论  45-53
    4.1.1 三维空间开关矢量  45-48
    4.1.2 开关矢量的选择  48-50
    4.1.3 开关占空比的计算  50-52
    4.1.4 开关矢量的排列方式  52-53
  4.2 系统仿真  53-62
    4.2.1 空间矢量调制算法的仿真  53-56
    4.2.2 重复控制系统仿真  56-62
第5章 系统软硬件设计与实验  62-83
  5.1 逆变器性能指标  62-63
  5.2 PCB板硬件系统  63-72
    5.2.1 TMS320F2812特征简介  63-65
    5.2.2 DSP工作电源  65-66
    5.2.3 复杂可编程逻辑器件的应用  66-67
    5.2.4 数据采集与调理  67-68
    5.2.5 I/O电路  68-69
    5.2.6 IGBT驱动与保护电路  69-72
  5.3 直流侧充放电电路  72
  5.4 LC输出滤波器  72-74
  5.5 软件设计  74-80
    5.5.1 控制参数的计算  74-75
    5.5.2 软件功能及程序流程  75-80
  5.6 实验结果  80-83
    5.6.1 平衡负载实验  80-81
    5.6.2 不平衡负载实验  81-82
    5.6.3 EMI测试实验  82-83
结论  83-85
致谢  85-86
参考文献  86-90
攻读硕士学位期间发表论文及参与项目  90-91
附录1 主电路元器件清单  91-93
附录2 硬件实物图  93-95

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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