SPWM逆變器雙環(huán)數(shù)字控制技術(shù)研究.pdf

1、社會(huì)的發(fā)展離不開能源，隨著能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題的日益嚴(yán)峻，研究清潔、高效、安全的新能源成為世界各國(guó)的共識(shí)。逆變技術(shù)是實(shí)現(xiàn)各種能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，逆變系統(tǒng)的輸出波形對(duì)新能源的并網(wǎng)質(zhì)量有很大的影響。本文對(duì)單相全橋SPWM逆變器進(jìn)行了系統(tǒng)建模，重點(diǎn)研究了數(shù)字雙閉環(huán)控制技術(shù)，使得逆變系統(tǒng)的輸出波形具有較好的動(dòng)、靜態(tài)性能。
　　本文首先介紹了逆變系統(tǒng)的組成，確定采用推挽式電路進(jìn)行前級(jí)DC-DC變換，采用單相全橋逆變電路進(jìn)行后級(jí)DC-AC

2、變換，在此基礎(chǔ)上給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。
　　介紹了SPWM控制技術(shù)的工作原理，確定采用單極性倍頻方式作為逆變器開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。為提高逆變器的輸出性能，本文對(duì)單相全橋逆變器建立了數(shù)學(xué)模型，得到了基于狀態(tài)空間理論的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并分析了影響其輸出性能的原因。逆變器開環(huán)空載情況下阻尼比較小，系統(tǒng)容易發(fā)生震蕩，為此必須要對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制。在分析比較了幾種常用的控制策略的基礎(chǔ)上，本文確定的雙閉環(huán)控制方案中，內(nèi)環(huán)采用電感電流，外環(huán)采用逆變

3、器輸出電壓，同時(shí)引入負(fù)載電流作為系統(tǒng)的前饋量，并使內(nèi)、外環(huán)均采用PI調(diào)節(jié)器。這種控制方案能使逆變器輸出波形具有高穩(wěn)定性和快速性的同時(shí)，還能對(duì)逆變器進(jìn)行快速的限流保護(hù)。本文給出了逆變器進(jìn)行雙閉環(huán)數(shù)字控制時(shí)的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，并介紹了利用狀態(tài)空間理論求取PI參數(shù)的詳細(xì)過程。
　　逆變器的樣機(jī)平臺(tái)由主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)隔離電路、信號(hào)采樣電路、以及保護(hù)電路等環(huán)節(jié)組成。本文設(shè)計(jì)了部分硬件電路，選用STM32F103作為系統(tǒng)控制芯片，介紹了部分