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1、华中科技大学硕士学位论文PWM逆变电源瞬时值反馈控制技术研究姓名：周樑申请学位级别：硕士专业：电力电子与电气传动指导教师：彭力20060401摘要在不允许供电中断的重要用电场合,大量使用着UPS系统。而逆变器是UPS系统的核心部件,要求它具有高质量的输出电压波形。尤其是在带非线性负载情况下仍然要有接近正弦的输出波形。因此,发展了多种多样的逆变器波形控制技术。本文的主要内容是PWM逆变电源瞬时值反馈控制技术，瞬时值反馈控制是根据当前误差对逆变器的输出波形进行有效的实时控制，如果控制器设计合理，既可以保证系统具有很好的稳态性能，同时也可
2、以保证系统有快速的响应速度。全文围绕电压单环瞬时值控制技术及电容电流内环和电压外环双环瞬时值控制技术这两种控制方法，进行了理论分析,同时结合仿真和实验来探讨如何提高PWM逆变电源的静、动态性能，改善输出波形质量。基于状态空间平均法和线性化技术给出了PWM逆变器的传递函数形式和状态方程形式的数学模型，详细分析了死区效应、过调制和非线性负载对单相全桥逆变器输出电压的影响，指出引入输出电压瞬时值反馈控制来解决非线性负载带来的扰动,抑制谐波是合理的方案。对于逆变电源的控制策略,可以采用重复控制、无差拍控制、滑模变结构控制或者PID控制,由于
3、采用PID控制容易兼顾控制系统的稳态性能和动态性能。而且算法简单、易于实现、可靠性高，已经成为迄今为止最通用的控制方法。本文研究了基于极点配置的PID控制器的设计方法,仿真结果显示这种PID控制器性能优越,同时还提出一种PI调节器结合电压微分反馈的调节方式,并指出这种调节方式和PID调节其实是等效的,而且是一种简化的双环形式,因此是一种简单而有效的调节方式。对现今普遍采用的电压电流双环控制，分为电感电流内环电压外环和电容电流内环电压外环两类进行了分析比较，重点研究了单相逆变器电容电流内环电压外环双环控制系统特性，并对其内、外环调节器
4、的选取及其设计做了大量仿真，仿真结果显示电容电流内环电压外环双环控制系统具有比电压单环瞬时值反馈控制系统更优越的性能。本文最后在一台样机上实现了电容电流内环电压外环双环控制，实验结果与理论分析相符，能够得到较满意的动态和稳态波形。关键词：PWM逆变器;极点配置;PID控制;双环控制IAbstractUninterruptiblePowerSupply(UPS)systemsarewidelyusedforsupplyingcriticalloadswhichcannotaffordutilitypowerfailure.Ainver
5、teristhecoreofaUPSsystem.Highqualityoutputvoltagewaveformisrequiredfortheseinverters.Toachievenearlysinusoidaloutputvoltageevenwithnonlinearloads,manywaveformcorrectiontechniqueshavebeenproposed.Thisdissertationfocusesontheresearchoftheinstantaneousfeedbacktechnologyof
6、PWMinverters.Sincetheinstantaneousfeedbacktechnologyisareal-timecontrolaccordingtothecurrenterroroftheoutputwaveform.Oncethecontrollerisdesignedproperly,itcanimprovesystemdynamicresponsewithnicestaticcharacteristics.Analysisandsimulationsarecenteredontwocontrolapproach
7、eswhicharesingleloopcontrollerwithinstantaneousvoltagefeedbackanddual-loopcontrolwithvoltageandcurrentfeedbacktodiscusshowtoimprovebothdynamicandstaticcharacteristics,therebytoreformtheoutputwaveformofPWMinverter.Basedonthestate-spaceaveragingandlinearizationtechnique,
8、themathematicalmodelisgiveninformoftransferfunctionandstatesequations.Theinfluenceofdead-time,over-modulationandnonli
