三相四桥臂并网逆变器研究与设计.pdf

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1、三相四桥臂并网逆变器研究与设计（申请工学硕士学位论文）三相四桥臂并网逆变器研究与设计刘睿培养单位：自动化学院学科专业：控制科学与工程研究生：刘睿指导老师：陈启宏教授武汉理工大学2014年5月 分类号密级公开UDC学校代码10497学位论文题英题目文目三相四桥臂并网逆变器研究与设计Researchanddesignofathree-phasefour-leggridtiedinverter研究生姓名刘睿指导教师姓名陈启宏职称教授学位博士单位名称自动化学院邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称控制科学与工程论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月

2、学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席黎洪生教授评阅人全书海教授黎洪生教授2014年5月 独创性声明本人声明，所呈交的论文是本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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子

3、版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期 武汉理工大学硕士学位论文摘要并网逆变器是当前新能源研究领域的热点，三相四桥臂并网具有转换效率高、输出电能质量好以及带不平衡负载能力强，受到世界各国研究结构的广泛关注。三相四桥臂并网逆变器的优良性能很大程度上是由主电路拓扑结构、硬件电路和控制软法共

4、同决定的，其电能转换效率和供电质量还有待进一步优化。针对这个问题，本文展开三相四桥臂并网逆变器硬件设计与控制策略研究，主要内容如下：设计了系统主电路的拓扑结构。首先对逆变器进行了需求分析，分析了设计规格和逆变器并网运行标准，然后通过比较几种常规的三相逆变器拓扑结构的优缺点，确定了逆变器功率电路拓扑结构和LCL滤波器结构。对一些重要的参数进行了分析与估算，选择了合适的元器件来构建主电路。以DSP为核心设计了并网逆变器控制电路。控制部分包括DSP最小系统电路，信号采集电路、驱动电路，保护电路，人机交互（CAN）电路等，重点分析了测量交流电流信号的采集电路和使用集成

5、模块的驱动电路。研究了三相四桥臂并网控制策略。分析了三维空间矢量调制方法，深入研究了基于a-b-c坐标系的三维空间矢量调制策略，包含开关矢量的选择、开关矢量占空比的计算以及开关矢量的排列方式。结合系统的功能要求，设计了系统工作在离网模式和并网模式下的控制策略，提出了离网模式采用前馈电压补偿以达到输出电压恒定的控制策略，并网模式下采用闭环电流PID控制器以实现跟踪逆变器并网电流的控制策略，并设计了多模式切换的控制策略。研制出了10kW三相并网逆变器样机，并网电流THD最低达到2%，并通过了第三方测试，实验结果表明系统能够稳定运行，各项指标参数达到了设计要求。关键

6、字：并网逆变器，三相四桥臂，三维空间矢量，电流跟随控制I 武汉理工大学硕士学位论文AbstractGrid-tiedinverteristhehotpotsofthenewenergyresearchfield.Thestabilityandefficiencyofthree-phasefour-leggridinverterislargelydeterminedbythetopologicalstructure,hardwarecircuitandcontrolalgorithm.Thepowerconversionefficiencyandqualityo

7、fpowersupplyremainstobefurtheroptimized.Tosolvetheseproblems,thisthesiscarriedoutonthethreephasethreelevelgridinverter’shardwaredesignandcontrolstrategyresearch.Themaincontentsareasfollows:Designedthetopologicalstructureofthemaincircuit.Thedemanding,designspecifications,andstandardo

8、finverteron-linewor