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(duì)環(huán)境的重視，電力系統(tǒng)正面臨著巨大的變革。太陽(yáng)能、風(fēng)能、微型燃機(jī)等分布式發(fā)電系統(tǒng)將逐漸成為未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。因此，針對(duì)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件——逆變器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制方法的研究必將越來(lái)越受到人們的重視。
　　一般情況下，三相逆變電源采用三個(gè)橋臂的結(jié)構(gòu)，但是這種電路結(jié)構(gòu)在不平衡負(fù)載情況下，輸出的三相電壓是不對(duì)稱(chēng)的。三相四橋臂逆變器是針對(duì)三相逆變器帶三相不平衡負(fù)載而提出來(lái)的一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、最大的優(yōu)點(diǎn)是可以在三相負(fù)載不平衡時(shí)保持三相輸出電壓的對(duì)稱(chēng)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(duì)比分析以往國(guó)內(nèi)外三相四橋臂逆變器的控制方案基礎(chǔ)上，提出了基于單相逆變器的三相四線制控制思想。針對(duì)單相逆變器控制時(shí)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(gè)PI控制器對(duì)幅值和相位分別進(jìn)行獨(dú)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(yīng)和減少了波形的

3、畸變。利用相關(guān)函數(shù)概念，針對(duì)電壓相位檢測(cè)問(wèn)題提出了一種新的算法。通過(guò)仿真研究表明，所提出的控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，在負(fù)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(yīng)，使三相電壓的控制變得十分復(fù)雜。針對(duì)該問(wèn)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(dǎo)出變換關(guān)系式，使三相電壓控制實(shí)現(xiàn)解耦。將復(fù)雜的三相電壓的控制轉(zhuǎn)化成單相電壓控制問(wèn)題。在本文研

4、究的單相逆變器控制的基礎(chǔ)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(shí)解決了第四橋臂的電感值的選擇問(wèn)題。本文提出的控制算法計(jì)算簡(jiǎn)單和易于控制。通過(guò)仿真研究表明，該逆變的輸出可帶任意負(fù)載，且具有良好的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性。
　　傳統(tǒng)逆變器的設(shè)計(jì)中通常單獨(dú)利用DSP實(shí)現(xiàn)SVPWM生成、AD采樣、相位檢測(cè)及跟蹤和控制策略等眾多功能，這對(duì)編程技巧提出了很高的要求，如果中斷及定時(shí)控制處理不當(dāng)還容易導(dǎo)致互相干擾出現(xiàn)異常，甚至出現(xiàn)

5、死機(jī)。本課題中仍然使用DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)掘進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和計(jì)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(hào)處理器的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)引入FPGA，利用硬件快速產(chǎn)生SVPWM，使DSP與FPGA之間實(shí)現(xiàn)分工與協(xié)作。此種方法使得控制系統(tǒng)非常簡(jiǎn)潔，有利于模塊化，同時(shí)編程比較簡(jiǎn)單，抗干擾能力增強(qiáng)，系統(tǒng)也易于維護(hù)和擴(kuò)展。
　　最后，本文完成了二相四橋臂逆變器主電路設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于DSP TMS320F2812和FPGA XC3S250E