单相高频并网逆变器控制技术的研究-控制理论与控制工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 SINGLE-PHASE HIGH-FREQUENCY GRID INVERTER CONTROL TECHNOLOGY RESEARCH A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Control Theory and Control Engineering Author: Zhang Jing Advisor: He Ling School : School of Astronautics Aeronautics 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示谢意。 作者签名： 张婧 日期： 2013 年 5 月 31 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 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、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 张婧 导师签名： 何羚 日期： 2013 年 6 月 3 日 摘要 摘 要 由于能源短缺和环境污染问题日益严重，可再生能源的利用也越来越受重 视。并网逆变器是可再生能源发电系统中，实现能量并入公共电网的关键环节。 并网逆变器主要实现直流输入交流输出的功能，输出端的交流信号是与电网电压 同频、同相的正弦信号。本文以数字化的单相高频逆变器为研究对象，重点研究 和实现了控制系统中的电流控制技术和脉宽调制技术。 1.探讨了逆变器的应用范围和未来的发展趋势；分别从逆变器的电流控制技 术和脉宽调制技术的角度，深入研究了相关基础理论；阐明了项目的研究背景。 2.选择了单相高频全桥逆变器的主电路拓扑结构，将其主电路分为高频逆变 单元、周波变换单元和输出滤波单元，根据主电路的拓扑结构建立了数学模型。 把高频逆变电路、周波变换电路和 PWM 的调制过程等效成增益恒定的放大过 程，分析并设计了 LC 滤波参数。为了便于对逆变系统控制算法进行仿真研究， 搭建了单相高频全桥逆变器的 Matlab 仿真模型。 3.为了克服并网逆变器的负载适应性不良、动稳态性能不好的缺点，重点研 究了三种实用的逆变器电流控制方法。通过理论分析和推导，并结合实际的高频 并网逆变器的数学模型，对三种电流控制方法进行了改进，给出了相应的仿真结 果。结果证明改进后的 PID 和 PR 混合双闭环电流控制方法，控制精度高，鲁棒性 好，负载适应能力强。 4.为了实现高频并网逆变器的电流控制技术，本文研究了高频并网逆变器的 脉宽调制 技 术 。 分 析 和 研 究 了 特 定 谐 波 消 除 脉 宽 调 制 (SHEPWM:Selected Harmonic Elimination PWM)技术，建立了高频并网逆变器的 SHEPWM 调制模 型，通过仿真验证了调制模型的正确性。 5.最后搭建了高频并网逆变器的实验平台，在 DSP 中实现了基于 SHEPWM 调制的混合双闭环电流控制方法。实验结果表明：采用这种控制方法的逆变系统 性能达到设计标准，说明了数学模型和控制方法正确、可行。 关键词：逆变系统，逆变器，电流控制，脉宽调制 I ABSTRACT ABSTRACT Since energy shortage and environmental pollution become a big problem, the utilization of renewable energy has aroused huge interest. The grid-connected inverter is the key energy processing unit in the renewable energy generation systems. Technical difficulties in the design of grid inverter is how to design the control link.In order to achieve the output terminal of alternating current with the grid volt