SPWM逆變電源的數(shù)字化及并聯(lián)技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字化技術(shù)和并聯(lián)技術(shù)是SPWM 逆變器研究和應(yīng)用的兩大熱點(diǎn)技術(shù)。數(shù)字控制SPWM 逆變器已成為當(dāng)今逆變器發(fā)展的主流，雖然數(shù)字控制相比于模擬控制有諸多的優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)PID方案經(jīng)數(shù)字控制后，效果不如模擬控制。
　　 本文從零階保持和滯后一拍控制這兩個(gè)方面來研究：SPWM 逆變電源的數(shù)字控制對(duì)系統(tǒng)性能的影響。為使研究工作有效，先對(duì)采樣周期的研究范圍給予了限定，然后從P 閉環(huán)控制研究入手，進(jìn)而對(duì)PI控制研究，分別將模擬控制逆變器、數(shù)字無

2、滯后一拍控制的逆變器和有滯后一拍控制的逆變器對(duì)比進(jìn)行穩(wěn)定性分析，由此較為清晰地得出數(shù)字化過程對(duì)逆變器性能影響的相關(guān)結(jié)論，為分析和設(shè)計(jì)逆變器提供了指導(dǎo)：根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性條件可提供自然頻率ω n的上限值，作為設(shè)計(jì)逆變器濾波參數(shù)的參考的約束條件；經(jīng)研究可知，在采樣周期Ts>0.25Td（Td為阻尼振蕩周期），存在有滯后一拍控制的系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍大于無滯后一拍控制系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍的反常現(xiàn)象，因此預(yù)測(cè)控制的引入并不是對(duì)任何采樣頻率都能夠有效地提升逆變器

3、的性能，在采樣周期Ts<0.25Td，預(yù)測(cè)控制對(duì)逆變器的性能有改善；在采樣周期Ts>0.25Td，預(yù)測(cè)控制的加入，反而會(huì)使逆變器的性能降低；本文首次揭示了按照數(shù)字控制理論大于十倍的系統(tǒng)閉環(huán)帶寬選取采樣頻率，存在數(shù)字控制逆變電源相對(duì)模擬控制性能下降的本質(zhì)原因。
　　 本文通過時(shí)域仿真波形驗(yàn)證了SPWM 逆變電源的數(shù)字化對(duì)系統(tǒng)性能影響的穩(wěn)定性分析所做的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，對(duì)SPWM 逆變電源的數(shù)字化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響做了頻域分析和根軌

4、跡分析。采樣周期、阻尼比、自然頻率、負(fù)載的變化以及滯后一拍控制給系統(tǒng)帶來的影響都可以歸結(jié)為它們對(duì)系統(tǒng)頻域穩(wěn)定裕度的影響。采樣周期的變化，引起控制對(duì)象零、極點(diǎn)位置的變化，從而引起根軌跡的變化。通過頻域分析和根軌跡分析，對(duì)于逆變器數(shù)字P控制、數(shù)字PI控制在低采樣頻率處存在的有滯后一拍控制的系統(tǒng)穩(wěn)定范圍大于無滯后一拍控制的系統(tǒng)穩(wěn)定范圍這一反常現(xiàn)象給予解釋：
　　 通過頻域分析可知，它與逆變器在空載情況下是一個(gè)具有諧振峰的弱阻尼二階系統(tǒng)

5、有關(guān)；從根軌跡分析可知，滯后一拍的根軌跡受位于原點(diǎn)的開環(huán)極點(diǎn)的影響，隨著采樣頻率的降低，根軌跡越來越靠近單位圓內(nèi)。
　　 數(shù)字化控制使得逆變器系統(tǒng)控制的靈活性提高，并使得高性能的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更為容易。逆變器并聯(lián)不受功率等級(jí)局限而且通過組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)可提高可靠性。分散邏輯并聯(lián)控制方案為一種獨(dú)立并聯(lián)控制方式，通過它可實(shí)現(xiàn)真正的冗余并聯(lián)，本文對(duì)并聯(lián)技術(shù)的研究是基于分散邏輯并聯(lián)控制的PID電壓瞬時(shí)值控制的逆變電源的環(huán)流抑制策略。

6、在傳統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)的環(huán)流抑制策略的基礎(chǔ)上，采用一種簡(jiǎn)化的功率檢測(cè)的數(shù)字均流控制技術(shù)，該控制方案簡(jiǎn)潔、實(shí)用，但同時(shí)指出基于功率調(diào)節(jié)的并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流抑制策略受并機(jī)阻抗性質(zhì)的影響，而且在均流的響應(yīng)快速性等方面均存在缺陷，為此采用基于瞬時(shí)平均電流跟蹤的環(huán)流抑制策略，并從阻抗分析的角度對(duì)其抑制環(huán)流的原理進(jìn)行了研究，但該方案又存在著其均流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)能力有限等不足，故將基于瞬時(shí)平均電流跟蹤的抑制環(huán)流方案與簡(jiǎn)化檢測(cè)的功率調(diào)節(jié)抑制環(huán)流方案二者結(jié)合以構(gòu)成新型