發(fā)電用三相四橋臂逆變器的研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)能源的日益枯竭和人們對環(huán)境的重視，電力系統(tǒng)正面臨著巨大的變革。太陽能、風能、微型燃機等分布式發(fā)電系統(tǒng)將逐漸成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。因此，針對發(fā)電系統(tǒng)中的關鍵部件——逆變器的結構設計與控制方法的研究必將越來越受到人們的重視。
　　一般情況下，三相逆變電源采用三個橋臂的結構，但是這種電路結構在不平衡負載情況下，輸出的三相電壓是不對稱的。三相四橋臂逆變器是針對三相逆變器帶三相不平衡負載而提出來的一種新型拓撲結構。這種拓撲結構

2、最大的優(yōu)點是可以在三相負載不平衡時保持三相輸出電壓的對稱輸出，而且和其他三相四橋臂逆變器相比，系統(tǒng)的體積和重量又比較小。
　　本文在對比分析以往國內(nèi)外三相四橋臂逆變器的控制方案基礎上，提出了基于單相逆變器的三相四線制控制思想。針對單相逆變器控制時提出了雙環(huán)控制，即外環(huán)和內(nèi)環(huán)控制。外環(huán)采用兩個PI控制器對幅值和相位分別進行獨立控制，確保輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度;內(nèi)環(huán)控制加入了比例控制器，減小了濾波電感，保證電源輸出的快速響應和減少了波形的

3、畸變。利用相關函數(shù)概念，針對電壓相位檢測問題提出了一種新的算法。通過仿真研究表明，所提出的控制系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)特性，在負載任意條件下都能保持輸出波形的正弦度。
　　由于第四橋臂的濾波電感的耦合效應，使三相電壓的控制變得十分復雜。針對該問題，本文提出了一種解耦控制策略，將濾波電感看成是電源內(nèi)部的阻抗，并從改變電源內(nèi)部阻抗思想出發(fā)，推導出變換關系式，使三相電壓控制實現(xiàn)解耦。將復雜的三相電壓的控制轉(zhuǎn)化成單相電壓控制問題。在本文研

4、究的單相逆變器控制的基礎之上我們采用了3次諧波注入法，提高了直流母線電壓的利用率。同時解決了第四橋臂的電感值的選擇問題。本文提出的控制算法計算簡單和易于控制。通過仿真研究表明，該逆變的輸出可帶任意負載，且具有良好的動態(tài)特性和靜態(tài)特性。
　　傳統(tǒng)逆變器的設計中通常單獨利用DSP實現(xiàn)SVPWM生成、AD采樣、相位檢測及跟蹤和控制策略等眾多功能，這對編程技巧提出了很高的要求，如果中斷及定時控制處理不當還容易導致互相干擾出現(xiàn)異常，甚至出現(xiàn)

5、死機。本課題中仍然使用DSP實現(xiàn)對數(shù)掘進行實時采集和計算以及控制策略的產(chǎn)生等功能，充分發(fā)揮其作為高速數(shù)字信號處理器的優(yōu)勢。同時引入FPGA，利用硬件快速產(chǎn)生SVPWM，使DSP與FPGA之間實現(xiàn)分工與協(xié)作。此種方法使得控制系統(tǒng)非常簡潔，有利于模塊化，同時編程比較簡單，抗干擾能力增強，系統(tǒng)也易于維護和擴展。
　　最后，本文完成了二相四橋臂逆變器主電路設計和參數(shù)設計，實現(xiàn)了基于DSP TMS320F2812和FPGA XC3S250E