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1、分 类 号 学号 2003611310043 学校代码 10487 密级 硕士学位论文逆变器波形控制及辅助功能研究学位申请人： 学科专业：电力电子与电力传动指导教师： 答辩日期： A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of EngineeringResearch on the Wave Control and Auxiliary Funcitons of InverterCandidate:Zhang NingMajor:Power Electronics a
2、nd Electric DriveSupervisor:Prof. Kang Yong Huazhong University of Science and TechnologyWuhan, Hubei P.R. China 430074April, 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位
3、论文作者完全了解学校有关保留、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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密，在_年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日61摘 要目前在许多重要场合使用了逆变器，对逆变器的输出电压的波形、动态响应速度和技术功能的要求也越来越高。因此进一步开展提高逆变器性能研究是十分必要和有意义的。本文主要研究三相逆变电源的波形控
4、制以及一些逆变器功能的设计，主要内容有如下几个方面：三相逆变电源是多输入多输出的耦合系统，由于坐标变换和空间电压矢量概念的引入，使得三相系统可以灵活的在各种坐标系之间转换。本文将负载处理为扰动基础上，建立了三相逆变电源在静止ABC、静止、旋转dq坐标系下的数学模型。并使用matlab软件对三相逆变器进行了仿真，考虑了死区对逆变器的影响。最后分析了影响逆变器输出电压波形的几个重要原因。为了获得高质量输出电压，发展了多种多样的波形控制技术。基于三相系统在dq坐标下的特点，本文介绍了重复控制内模的控制器，对实际系统设计了重复控制器并在matlab中进行了仿真给出了仿真波形。通过数学分析和仿真说明了重
5、复控制存在动态响应速度慢和存在稳态误差的缺点，给出了PI瞬时值控制加重复控制内模的控制器。最后比较的PI瞬时值控制加重复控制内模的控制器和重复控制、PI瞬时控制在带整流性负载和突加负载的波形，指出了PI瞬时值控制加重复控制内模的控制器在三相逆变器中的优点。为了保证逆变器对负载供电的质量和供电安全，还设计了逆变器切换和抗冲击性负载的功能。在切换中使用数字化锁相环保证两台逆变器能够时刻保持相位的一致。分析了导致输出变压器直流不平衡的主要因素，在此基础上使用软件抗偏磁的方法来抵消变压器的直流偏磁。实验结果表明，所提方案简单有效，大大改善了系统的性能和可靠性。关键字：三相逆变器电源 重复控制 瞬时反馈
6、 锁相环 限流AbstractThe inverters are widerly used in many important situation, where Fast response and little distorted output voltage is required. It is needed and significative to improve the quality of output voltage. This dissertation focuses on the output voltage control and some important function
7、 of three phase inverters. The followings are the main work:Three phase inverters are multi-input multi-output coupling systems. With the introduction of the concept ofvoltage space vector and coordinate transformation, it is possible to let three-phase system transform among the different coordinat
8、es. Supposing load as disturbance, models in ABC three phase stator coordinate, two- phase stator coordinate and two-phase rotating coordinate are established. Using MATLAB, the inverter simulating model is established where dead time effect is considered.Finally the several affect output voltage re
9、asons are analysed.To achieve high quality output voltage, diverse voltage waveform control techniques have been developed. Based on the characters of three phase systems in dq coordinate, repetitive control strategy is introduced and one repetitive controller is designed for a system.Using MATLAB,t
10、he simulation waves are got . With the mathmatics analysis and these waves ,the repetitive control faults that are slowly dynamic response and steady error are explained. one control strategy is present which is base component instantaneous feedback control model paralleling with harmonic component
11、repetitive controller is given to solve these faults.Comparing the output voltage of repetitive controller with instantaneous feedback controller paralleling with repetitive controller, the merits of instantaneous feedback controller paralleling with repetitive controller are pointed out.In order to
12、 safely supply power to load ,the inverter functions of switching and current limiting are designed. Two inverters use the digital phase lock loop to ensure they have accord phase. The paper analyzed the main cause causing the magnetic bias and proposed a sofware method. Experimental result proves t
13、hat the proposed method is very simple and practical and the system quality and reliability is improved.Keywords: three-phase inverter repetitive control instantaneous feedback control digital phase lock loop current limiting目 录摘要IABSTRACTII1 绪论1.1 电力电子技术(1)1.2 逆变器概述(1)1.3 逆变器的控制技术(5)1.4 本文研究的主要内容(1
14、1)2 PWM逆变器的数学模型2.1 三相逆变器的数学模型(12)2.2 三相逆变器的仿真(18)2.3 逆变器存在的问题(21)2.4 本章小结(23)3 逆变器波形控制研究3.1 重复控制理论(24)3.2 常用的重复控制器(25)3.3 重复控制器的设计与仿真(28)3.4 重复控制器的缺点(34)3.5 改进的重复控制(36)3.6 本章小结(42)4 逆变器的辅助功能4.1 逆变器切换技术(43)4.2 逆变器抗冲击保护的功能(47)4.3 逆变器抗直流偏磁(50)4.4 本章小结(54)5 全文总结(56)致谢(58)参考文献(59)附录 攻读硕士学位期间发表的论文(63)1 绪 论1.1 电力电子技术电力电子技术（Power Electronics）是二十一世纪重要的关键技术之一。美国电气和电子工程师协会（IEEE）对电力电子技术的阐述是：“有效地使用电力半导体器件，应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换1。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子变换技术和控制技术三个部分，其中以电力电子器件的制造技术为核心技术。电力电子技术是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域
