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摘 要

由于传统逆变器控制策略在跟踪交流电压信号上存在静差的问题，提出基于比例谐振控制器的逆变器。由于逆变系统输出电压波形质量受非线性负载、功率器件的死区效应和输入直流电压波动的影响，为了使逆变器控制策略有足够的抗干扰性能，只选取电压外环的准比例谐振控制器策略虽然可以实现对交流信号的无静差跟踪，但是它无法满足系统参数改变时的鲁棒性要求，而且容易出现偏磁现象。为了同时满足系统的抗干扰特性和高精度的输出电压的要求，提出了一种基于准谐振控制器的电压外环和电感电流内环的双闭环控制策略。电感电流内环采用比例调节保证响应速度，电容电压外环采用准PR调节器来获得高精度的输出电压。

然后在此基础上对系统进行建模，分析了在这种双闭环结构下，系统具有对交流信号实现无静差跟踪和抗负载电流扰动的能力。

进一步采用根轨迹理论，结合系统稳定性判据分析了比例谐振控制器参数对系统极点的影响，并设计极点位置选择合适控制器参数，保证系统具有较好的稳定性和动态性能。

最后，通过仿真验证该比例谐振控制策略和参数设计方法，结果表明，此控制策略可有效改善逆变器输出波形质量和稳定性。

关键词： 三相逆变器 比例谐振控制 双闭环 参数整定 根轨迹

Based on the resonant inverter control and design of the controller

ABSTRACT

In view of the traditional inverter control strategy for ac voltage signal tracking problems of static error, based on proportional resonant inverter controller. Because the inverter output voltage waveform quality by nonlinear load, the dead zone effect of power devices and the influence of the input dc voltage fluctuation, in order to make the inverter control strategy must have enough anti-interference characteristics, using only the voltage loop though the proportion of quasi resonant controller strategy can realize astatic of ac signal tracking, but can't meet the requirements of the robustness of system parameter changes, and easy to produce bias phenomenon. In order to meet the system anti-interference characteristics, and at the same time the output voltage of the high precision requirement, this paper proposes a voltage outer loop based on quasi resonant controller and inductor current double closed loop control strategy of the inner ring. The inductance current inner loop ratio regulation guarantee response speed, capacitor voltage outer loop using quasi PR regulator in order to get high precision of output voltage.

Then on this basis on the system modeling and analysis under the double closed loop structure, the system has the ac signal to realize floating track and ability to resist disturbance of load current.

Further using root locus theory, in this paper, the system stability criterion proportional resonant controller parameters effect the poles of the system, and design the pole position to choose the right controller parameters, the system has good stability and dynamic performance.

Finally, the proportional resonance control strategy is validated by computer simulation and parameter design method, the results show that this control strategy can effectively improve the inverter output waveform quality and stability.

KEY WORDS: Three-phase inverter,Proportional resonance control,Double closed loop,Parameter setting,Root locus

目 录

摘要………………………………………………………………………I

ABSTRACT ……………………………………………………………II

第一章 绪论………………………………………………………………1

1.1科学意义与背景…………………………………………………1

1.2国内外研究现状…………………………………………………2

1.3三相逆变器及谐振调节器的基本特征…………………………3

1.3.1 三相逆变器的基本特征…………………………………3

1.3.2 比例谐振调节器特点……………………………………4

1.4本文主要研究工作………………………………………………4

第二章 逆变器和比例谐振控制器…………………………………5

2.1逆变器简介………………………………………………………5

2.1.1 逆变器工作原理…………………………………………5

2.1.2 逆变器分类………………………………………………6

2.1.3 PWM（脉冲宽度调制）……………………………………7

2.1.4 有源逆变技术……………………………………………8

2.2三相逆变器………………………………………………………9

2.3 比例谐振控制器…………………………………………………12

第三章 系统结构及控制器参数设计………………………………14

3.1该章所需原理……………………………………………………14

3.1.1根轨迹原理………………………………………………14

3.1.2系统稳定性判据…………………………………………16

3.2主电路……………………………………………………………18

3.3系统双闭环控制策略分析………………………………………19

3.4系统稳定性分析…………………………………………………21

3.5系统动态性能分析………………………………………………24

3.5.1 的选取………………………………………………25

3.5.2 的选取………………………………………………26

3.5.3 的选取………………………………………………26

3.6其他参数设计……………………………………………………28

第四章 仿真分析和验证……………………………………………29

4.1仿真软件MATLAB介绍………………………………………… 29

4.1.1 MATLAB简介………………………………………………29

4.1.2 MATLAB特点………………………………………………29

4.2仿真验证…………………………………………………………30

第五章 结论……………………………………………………………33

参考文献…………………………………………………………………34

致谢………………………………………………………………………36

绪论

1.1科学意义与背景

如今电力电子技术正在快速的发展，越来越多的人开始了解到逆变技术的重要性。它不仅大规模应用于生活民用，同时也涉及国防军用等其它各个领域。在随着当代煤、石油等主要应用能源愈发紧张的局势下，产生新能源变得越来越迫切。逆变技术是使用新能源的核心技术，它能将各种新能源转化的直流电转换为交流电与电网并网发电。所以逆变技术在当代许多方面都具有举足轻重的位置。

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