三相逆变器控制算法详细设计报告

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1、目录1-INTRODUCE61.1-Background61.2-Referenceddocuments61.2.1-Internaldocuments61.2.2-Externaldocuments62-系统主电路及控制框图73-DQPLL设计83.1-锁相环控制模型83.2-控制器参数设计123.2.1-C(s)、F(s)的设计123.2.2-全通滤波器A(S)设计144-INV控制设计164.1-控制器模型164.2-控制器参数设计174.2.1-电流内环参数设计184.2.2-电压外环参数设计194.2.3-仿真结果215

2、-BOOST控制设计245.1-TL-BOOST特性分析245.2-控制器设计265.2.1-电流环设计285.2.2-电压环设计295.3-仿真结果306-孤岛检测316.1-孤岛效应316.2-电网模型特性316.3-孤岛检测原理326.4-相位扰动法336.5-MATLAB仿真376.5.1-仿真1：386.5.2-仿真2：396.5.3-仿真3：416.6-多机并网情况下孤岛检测416.6.1-双机仿真1：436.6.2-双机仿真2：466.6.3-双机仿真3：487-MPPT设计507.1-MPPT的功能507.2-扰动

3、观察法507.3-改进的扰动观察法517.4-MPPT放在BOOST前面MATLAB仿真：517.4.1-仿真1：51Revision0.01CompanyconfidentialPage54of547.4.2-仿真2：527.4.3-仿真3：537.4.4-仿真4：537.4.5-仿真4：547.4.6-小结547.5-再改进：547.5.1-仿真1547.5.2-仿真2557.5.3-仿真3567.5.4-仿真456Revision0.01CompanyconfidentialPage54of541-系统主电路及控制框图图2-

4、1主电路图图2-2系统框图设计规格输入电压：430～900VDC；输出电压：400VAC；功率等级：50KW；开关频率：8kHz；输出频率：50/60Hz。Revision0.01CompanyconfidentialPage54of541-DQPLL设计1.1-锁相环控制模型在理想情况下，三项市电的相电压可表示为：（3-1）三项相电压由abc静止坐标系到αβ复平面坐标系的转换关系为：（3-2）αβ复平面坐标系再到dq同步旋转坐标系下的坐标变换关系为：（3-3）其中，上式（3-3）中的同步旋转坐标系变换用到的即为市电锁相角。将(3

5、-1),(3-2)代入(3-3)，可以计算出同步旋转坐标系下的电压分量为：(3-4)从(3-4)式可以看出，旋转坐标系下的电压分量可以反映出市电真实相位角和锁相角之间的误差信息，因此，通过求取旋转坐标系下的向量和，就可以间接知道市电相角与锁相角之间的误差信息，经控制其C(s)后得到频率调节量，然后与标称频率叠加经积分得到锁相角。标称频率作为前馈控制量其作用是提高调节速率，缩小控制调节量的变换范围。这样利用图3-1所示的闭环控制，就可以达到锁相的目的。Revision0.01CompanyconfidentialPage54of54

6、图3-1闭环锁相控制框图利用3-4式中的关系式，如果很小，可以将图1所示的锁相控制回路在平衡点处线性化后简化为图2所示的控制模型框图。这样，所想系统就是一个典型的线性控制问题，通过设计合理的控制器C（s）就可以获得期望的锁相性能。图3-2简化后的锁相控制框图图3-2所示的控制回路闭环传函为：（3-5）从式（3-5）可以看出，若设计控制器C（s）为简单的比例控制，则闭环系统是稳定的惯性环节，对于理想的阶跃输入，系统没有稳态误差。然而，由于控制器本身不含积分作用，回路中的积分量是因为频率与角度之间的积分关系产生的，所以若在积分环节之前

7、存在常值干扰，则控制器无法消除干扰所产生的稳态误差。另外，采用比例控制，闭环控制回路为一阶系统，其在高频干扰抑制方面以及动态特性的调整上也不如二阶系统好。所以为了提高控制性能，控制器C(s)一般多设计成比例积分PI型调节器，其表达式如下：（3-6）将式(3-6)代入(3-5)中，整理后可以得到闭环系统传递函数的标准形式为：Revision0.01CompanyconfidentialPage54of54(3-7)其中，，。对于式(3-7)所示的闭环系统，其特性由PI控制器的参数Kp和Ki所决定，目的是要兼顾系统跟踪市电相位角的速度

8、与抑制谐波及噪声干扰能力。对于上述系统的PI参数选择，有很多标准方法可以直接应用，最为简单有效的设计原则是将系统的阻尼比设计在，并根据闭环系统的带宽要求确定自然频率。对于带宽的选择，这里主要取决于系统抑制市电谐波及噪声干扰的需要。过高的系统带宽会降