基于lcl滤波的三相电压型逆变器

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于LCL滤波的三相电压型逆变器　　摘要：文中提出了一种基于LCL型滤波器的双环控制三相电压型逆变器。在Matlab中搭建逆变器模型，使用双闭环控制方式与SVPWM算法生成PWM波。结果表明，该逆变器具有很好的输出谐波抑制性能和带非线性负载能力。　　关键词：三相逆变；LCL型滤波；双闭环；谐波抑制　　中图分类号：TP39；TM501文献标识码：A文章编号：2095--00-

2、03　　0引言　　三相电压型逆变器因其能输出恒频、稳压的三相电，在工业领域得到了广泛运用[1]。国内外有关三相电压型逆变器的研究也很多。　　文献[1，2]提出了几种基于LC滤波器的电压型逆变器模型，从控制系统的闭环数目上看，主要分为单闭环、双闭环两种；从控制方法角度分析，主要包括滑模控制、PID控制、重复控制等。　　与SPWM算法相比，SVPWM算法的优点在于算法简单，适合数字实现。采用SVPWM算法时，直流电压利用率比采用SPWM算法时高约%，能够有效减少输出谐波含量，降低开关管工作频率，减少开关损耗[1]。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖

3、”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　关于LCL型逆变器的研究风靡当下，文献[3，4]详细介绍了LCL滤波器的设计方法，并指出LCL型滤波器对谐波具有更强的抑制能力。本文在以上研究成果的基础上，拟提出一种基于LCL滤波的双闭环PI-PI控制下的三相电压型逆变器，

4、并对逆变器输出谐波、带负载能力进行了研究。　　1三相逆变器模型　　三相全桥电压型逆变器主电路拓扑如图1所示。　　其中，Udc为直流侧电压，选择电感L1上的电流i1k，电容C上的电压uck，以及电感L2上的电流i2k作为状态变量，建立了基于LCL型滤波的三相电压型逆变器在三相静止坐标系下的状态方程，如式所示：　　式中：uk为桥臂输出电压，uok为负载电压。　　通过坐标变换，将三相静止坐标系中的基波正弦变量转换为同步旋转坐标系中的直流变量，逆变器在同步旋转坐标系中的状态方程如式所示：　　式中：ud，uq为桥臂输出电压的d，q分量，ucd，ucq为电容电

5、压的d、q分量，i1d，i1q，i2d，i2q分别为电感L1，L2上电流的d，q分量，uod，uoq为负载端电压的d，q分量，ω为基波角频率。　　根据式得到逆变器系统在dq坐标系下的数学模型，如图2所示。　　2控制系统方案　　双闭环控制为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到

6、县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　由式可知，系统dq轴电流除受控制量ud和uq影响外，还受耦合量ωL1i1q，ωL2i2q，ωCu1q和-ωL1i1d，-ωL1i2d，-ωCu1d的影响。控制器的设计可基于式中i1d，i1q，ucd，ucq，i2d，i2q状态变化量整定来建立原系统状态反馈，采用双环控制技术消除它们对系统参数的影响。经abc-dq变换之后，即可采用PI控制。在dq坐标系中实现电压外环、电感电流内环的双闭环控制，用外环电压误差的控制信号控制电流，通过调节电流使输出电压跟踪参考电压值。内外环控制通常能够改善系统的动态特性

7、与负载补偿及dq轴的解耦关系。由上述理论得出的逆变器双环控制系统结构如图3所示。检测电感L1电流i1k，电感L2电流i2k，以及三相负载电压uok，经abc-dq变换后进入电压外环控制，输出参考电流，再进入电流内环控制，输出调整电压，经Park反变换dq-αβ，进入SVPWM发生器生成PWM波。　　SVPWM算法原理　　三相电压瞬时值可以用一个以角速度ω=2πf旋转的空间矢量电压表示。当旋转一周时，逆变器就能输出一个固定周期的三相正弦波电压，当落入某一子扇区后，用该子扇区的两个边界矢量和零矢量合成电压可得到最佳合成效果。　　如图4所示，θ为的相角，

8、设在一个开关周期T内，按逆时针方向旋转，一个边界矢量作用时间为Tx，另一边界矢量作用时间为Ty，零矢量作用时间为T0。则有