文档介绍：分类号______ 密级_____
U D C ______
硕士学位论文
PWM逆变电源瞬时值
反馈控制技术研究
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
For the Degree of Master of Engineering
Research on the instantaneous feedback control technology of PWM inverters
Candidate : Zhou Liang
Major : Power Electronics and Electric Drive
Supervisor : Associate Prof. Peng Li
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074,
April , 2006
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:
日期: 年月日
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本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
摘要
在不允许供电中断的重要用电场合,大量使用着UPS系统。而逆变器是UPS系统的核心部件,要求它具有高质量的输出电压波形。尤其是在带非线性负载情况下仍然要有接近正弦的输出波形。因此,发展了多种多样的逆变器波形控制技术。本文的主要内容是PWM逆变电源瞬时值反馈控制技术,瞬时值反馈控制是根据当前误差对逆变器的输出波形进行有效的实时控制,如果控制器设计合理,既可以保证系统具有很好的稳态性能,同时也可以保证系统有快速的响应速度。全文围绕电压单环瞬时值控制技术及电容电流内环和电压外环双环瞬时值控制技术这两种控制方法,进行了理论分析,同时结合仿真和实验来探讨如何提高PWM逆变电源的静、动态性能,改善输出波形质量。
基于状态空间平均法和线性化技术给出了PWM逆变器的传递函数形式和状态方程形式的数学模型,详细分析了死区效应、过调制和非线性负载对单相全桥逆变器输出电压的影响,指出引入输出电压瞬时值反馈控制来解决非线性负载带来的扰动,抑制谐波是合理的方案。
对于逆变电源的控制策略,可以采用重复控制、无差拍控制、滑模变结构控制或者PID控制, 由于采用PID控制容易兼顾控制系统的稳态性能和动态性能。而且算法简单、易于实现、可靠性高,已经成为迄今为止最通用的控制方法。本文研究了基于极点配置的PID控制器的设计方法,仿真结果显示这种PID控制器性能优越,同时还提出一种PI调节器结合电压微分反馈的调节方式,并指出这种调节方式和PID调节其实是等效的,而且是一种简化的双环形式,因此是一种简单而有效的调节方式。
对现今普遍采用的电压电流双环控制,分为电感电流内环电压外环和电容电流内环电压外环两类进行了分析比较,重点研究了单相逆变器电容电流内环电压外环双环控制系统特性,并对其内、外环调节器的选取及其设计做了大量仿真,仿真结果显示电容电流内环电压外环双环控制系统具有比电压单环瞬时值反馈控制系统更优越的性能。
本文最后在一台样机上实现了电容电流内环电压外环双环控制,实验结果与理论分析相符,能够得到较满意的动态和稳态波形。
关键词:PWM逆变器极点配置 PID控制双环控制
Abstract
Uninterruptible Power Supply(UPS)systems are widely used for supplying critical loads which can not afford utility power failure. A inverter is the core of a UPS system. High quality output voltage waveform is required for these inverters. To achieve n