三相逆變器動態(tài)特性及其并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流抑制的研究.pdf

1、三相逆變器作為交流供電電源的主體部分，在辦公自動化、醫(yī)藥、通訊及國防等各個方面發(fā)揮著及其重要的作用，三相逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其潛在的巨大市場需求及廣泛的應(yīng)用前景而得到了越來越深入地研究。近年來，高性能的PWM單相逆變器并聯(lián)控制技術(shù)已經(jīng)接近成熟，而基于高性能的三相PWM逆變器構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)正成為廣大科技工作者研究的焦點，然而，出于體積和成本的考慮，三相逆變器的濾波電感及輸出變壓器幾乎都采用了三磁柱的鐵芯結(jié)構(gòu)，因此三相逆變器的三相間存在著磁

2、路耦合，這使得三相逆變器表現(xiàn)出了與單相逆變器所不同的特性，其建模也因為相間的磁路耦合而比較復(fù)雜，因此，目前對于三相逆變器的建模及理論分析通常都忽略了相間的磁路耦合。本文以三相SPWM逆變器的動態(tài)特性及其并聯(lián)系統(tǒng)為研究對象，將瞬時對稱分量變換引入三相逆變器的研究，結(jié)合自動控制理論等分析手段，在深入分析SPWM三相逆變器的動態(tài)運行特性的基礎(chǔ)上，尋求提高SPWM三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)性能的行之有效而又易于實現(xiàn)的控制方案和設(shè)計準(zhǔn)則。本文緊密結(jié)合三相

3、逆變器的研發(fā)，首先對實驗中出現(xiàn)的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中死區(qū)的環(huán)流效應(yīng)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的逆變器模型由于將死區(qū)效應(yīng)等效為逆變橋輸出側(cè)的串聯(lián)電阻而無法解釋這一現(xiàn)象，因此，本文首次將死區(qū)效應(yīng)看作是一種諧波擾動，建立了單相PWM逆變器基于諧波擾動的數(shù)學(xué)模型，該模型揭示了影響逆變器輸出電壓波形質(zhì)量的因素及瞬時值反饋調(diào)節(jié)對波形的校正作用，同時，從該模型出發(fā)本文進(jìn)一步建立了單相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的瞬時環(huán)流模型，對諧波環(huán)流的產(chǎn)生機理及其抑制進(jìn)行了研究，并對環(huán)流

4、的穩(wěn)定性進(jìn)行了討論。為研究三相逆變器的動態(tài)特性，本文借鑒了三相交流電機及三相電力系統(tǒng)的動態(tài)分析方法，將瞬時對稱分量變換引入到三相逆變器的動態(tài)研究中，基于瞬時對稱分量變換建立了三相逆變器在K坐標(biāo)系中的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過和abc靜止坐標(biāo)系及dq0旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的三相逆變器動態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)基于瞬時對稱分量的數(shù)學(xué)模型最為簡潔，且瞬時對稱分量之間相互解耦，對三相逆變器的動態(tài)過程進(jìn)行求解非常方便，因此本文將瞬時對稱分量變換，作為本文分析分析

5、三相逆變器的主要手段。為進(jìn)一步方便對三相逆變器瞬時對稱分量方程的求解，本文討論了瞬時對稱分量的Laplace變換，以便于在s域中研究三相逆變器的動態(tài)特性?；谌嗄孀兤鞯乃矔r對稱分量模型，本文對三相逆變器不平衡運行時的動態(tài)特性（如單相突加負(fù)載等）進(jìn)行了深入的研究，對三相逆變器的各種故障狀態(tài)（如相間短路等）進(jìn)行了分析，歸納了造成三相逆變器不平衡運行的因素，提出了不平衡抑制的一些方法，為三相逆變器的分析與設(shè)計提供了有利的依據(jù)。基于單相逆變器

6、的諧波擾動模型及三相逆變器的瞬時對稱分量模型，本文首次建立了基于諧波擾動的三相逆變器動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并基于該模型分析了電壓瞬時值反饋對三相逆變器的影響，進(jìn)而得出了帶磁路耦合的三相逆變器的穩(wěn)定性判斷方法，在該模型的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步建立三相逆變器并聯(lián)環(huán)流的動態(tài)模型，并對三相環(huán)流之間的耦合進(jìn)行了討論，分析了并聯(lián)環(huán)流的穩(wěn)定性條件及對諧波環(huán)流的抑制。零序環(huán)流是三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中的特有現(xiàn)象，基于三相逆變器的瞬時零序分量模型，我們發(fā)現(xiàn)：由于三相電感