摘 要

逆变器广泛应用于生活的各种领域，凡是用到电源的地方基本上都要用到逆变器。不仅仅是手机用电、电脑用电，就是汽车、冰箱等都要用到逆变器。由此可见，逆变器在日常生活中占据了不可替代的重要地位。而逆变器的研究随着时代的发展也在不断发展，由最初的开环控制到后来的脉冲宽度调制方式，逆变器的控制方法变得多种多样。

基于滞环电流控制的三相逆变器较之于普通的三相桥式电压型逆变电路有独特的特点与优势，如抗干扰能力强，稳定性好、不含特定频率的谐波分量。所以本文仿真研究的是滞环电流控制的三相逆变器，先通过介绍几种常用的逆变控制技术SPWM、SVPWM，分析它们的性能和优缺点。然后引出滞环电流控制的逆变技术，并分析了滞环电流控制技术的性能和优缺点。并针对其优缺点进行了原理上的改进；然后对开环工作状态下的三相逆变器和滞环电流跟踪控制下的逆变器进行了原理的分析并进行了对比，进一步揭示滞环电流跟踪技术的优势和劣势。之后对开环工作状态下的三相逆变器和滞环电流跟踪控制下的逆变器进行了仿真分析，所得结果与原理分析基本一致，并进一步得出滞环电流逆变器具有鲁棒性好，稳定性强的优点，但其有开关频率不固定、高次谐波含量多的缺点。

关键词：滞环电流控制；PWM；逆变器；闭环控制；鲁棒性

Abstract

Inverters are widely used in various fields of life, where the power supply is basically used inverter. Not only mobile phone electricity, computer electricity, but also cars, refrigerators and so on need inverter. It can be seen that the inverter occupies an irreplaceable important position in daily life. And the research of inverter is also developing with the development of the times, from the initial open loop control to the later pulse width modulation mode, the control methods of inverter become various.

The three-phase inverter based on hysteresis current control has unique characteristics and advantages compared with ordinary three-phase bridge voltage inverter circuit, such as strong anti-interference ability, good stability and no specific frequency harmonic components. All three-phase inverters with hysteresis current control are simulated in this paper. The performance SPWM、SVPWM, advantages and disadvantages of these inverters are analyzed. Then the inverter technology of hysteresis current control is introduced, and the performance, advantages and disadvantages of hysteresis current control technology are analyzed. Then the principle of three-phase inverter in open-loop operation and the inverter under hysteresis current tracking control are analyzed and compared to reveal the advantages and disadvantages of hysteresis current tracking technology. After that, the three-phase inverter in open-loop operation state and the inverter under hysteresis current tracking control are simulated and analyzed. The results are consistent with the principle analysis.

Keywords: hysteresis current control; PWM; inverter; closed loop control; robustnes

目录

第一章 绪论 1

1.1 逆变技术 1

1.2研究意义 2

1.3 PWM跟踪技术国内外研究现状 3

1.4 本文主要研究内容和章节安排 4

1.4.1 研究内容 4

1.4.2 章节安排 4

1.5 本章小结 5

第二章 滞环电流跟踪控制研究方案 6

2.1 电压型PWM逆变电路（SPWM） 6

2.2 空间矢量PWM控制（SVPWM） 6

2.3 PWM跟踪技术 7

2.4 本章小结 11

第三章 三相电压型逆变电路与滞环电流作用下的逆变电路研究 12

3.1三相电压型逆变电路 12

3.2滞环电流跟踪控制理论 15

3.2.1单相滞环电流跟踪控制理论 15

3.2.2三相电流滞环控制理论 16

3.2.3 滞环电流控制与开环工作状态下输出波形对比 18

3.3 本章小结 18

第四章 仿真分析 19

4.1 参数设计 19

4.2 滞环电流控制模块的仿真 20

4.2.1 滞环控制模块仿真模型 21

4.2.2 滞环控制部分仿真结果 22

4.3逆变器在开环工作状态下的仿真 25

4.4逆变器在滞环电流控制状态下的仿真 27

4.5 仿真结果分析 32

4.6 本章小结 33

第五章 滞环电流跟踪控制技术的改进方案 34

第六章 总结与展望 37

6.1 总结 37

6.2 展望 37

参考文献 38

致谢 40

第一章 绪论

逆变器在电力电子领域中占有着重要地位，已广泛应用于不间断功率电源（UPS）、风力发电装置、交流电机的变频调速^[1]、洗衣机、冰箱甚至包括我们手机的充电器等等。由此可知，逆变器的应用非常全面，不仅在民用单位常见，军事领域也屡见不鲜，如今已应用于航空、地质勘探、设备生产、建筑、供电系统等各个领域。逆变的好坏直接决定了设备的好坏或生产设备的优劣，因此逆变器的研究成为一个重点热点问题。尤其是逆变器的控制方式，直接决定了所生产逆变器性能的好坏。目前，由于电力电子技术在20世纪中期以来快速的发展，逆变器不断向单元化、集成化方向、数字化方向发展^[3]。并且如何实现逆变器单元化、集成化、数字化也是现今研究的重点问题。随着人们生活水平提高，人们对于逆变器的要求不断提高，逆变器的有关控制技术也不断完善，成为鉴别逆变器性质优良的重要指标^[5]。

1.1 逆变技术

自进入21世纪以来，能源危机越来越严重。人们越来越靠发掘新能源来促进社会发展，满足人类需要^[16]。但与此同时，新能源发电都需要逆变器才能并网。并网就需要依靠逆变器了，全控器件的出现使新能源并网的实现成为可能。逆变电路的应用非常全面。在已发现并利用的各种各样电池中，有许多直流电源比如蓄电池、干电池、太阳能电池等，向交流侧受电侧供电时如果有必要用到这些直流电源时，就需要用到逆变技术。另外，感应加热电源、不间断电源、交流电动机调速用变频器等电力电子装置的使用日益增多，其电路的最重要最核心的原件就是逆变器。工程师经常谈论说，电力电子技术由早期整流期时代过渡到逆变器时代。

得益于电力电子器件的发展，逆变技术不断发展壮大。普遍认为，以通用电气公司研制出第一个晶闸管代表着电力电子技术的问世。其实用于电力变换的技术早就已经发迹了^[22]，而且在晶闸管出现以前。比如1904年电子管出现并得到应用，在真空中它能对电子流进行控制，后来出现了水银整流器，这一时期各种周波变流电路、逆变电路、整流电路的研究方法已经发展的如火如荼并开始运用。1947年，位于美国的一个实验室诞生了晶体管，引发了电力变换器件的改朝换代，即我们熟知的硅二极管，后来又研发出了晶闸管。目前这些半导体管都是半控器件，受外部条件影响，控制不灵活。直到出现了一些全控器件，比如门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）、绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）带来了电力电子技术新的革命，它们的开关频率较之前的半导体元件有了极大的提升，并且不受外界条件的影响，使逆变器并网和驱动电机变得更加简单，性能更加优越。与之伴随的是与晶闸管相位控制的手段而言，产生了一个新的控制策略，脉冲宽度调制（PWM）策略。PWM控制技术广泛应用于逆变电路，也可应用于整流，交流-交流控制。同时，这一技术的出现标志着逆变技术由低频时代进入到了高频时代^[3]。