基于重复控制新型五电平逆变器的研究

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1、摘要随着光伏发电等分布式发电系统的发展多电平技术已经从传统的高压大功率向中低压功率的应用方面渗透其目的在于利用多电平逆变器输出电压谐波少电磁干扰小的优势提高电源质量缩减电源体积和成本本文引入一种新型单相五电平逆变电路对其工作原理和调制方法进行分析通过与其它五电平逆变器拓扑结构的比较该电路使用的开关器件最少适用于中低功率场合的应用要求为充分发挥新型五电平逆变器的优势并探讨多电平技术与波形控制技术的融合问题本文将重复控制技术应用在新型五电平逆变器的控制上获得了良好的效果本文首先分析了重复控制器优化波形的原理并就其对扰动响应慢的缺点引入状态反馈极点配置+重复控制结构增设电

2、容电流反馈内环提高整个系统的响应速度同时也改善了逆变器的控制特性为缩减系统成本本文使用降维状态观测器替代电容电流采样回路通过仿真与实验验证观测器可以准确地预测电容电流变化满足内环控制需要本文通过绘制系统Nyquist曲线分析重复控制器各部分对控制对象的稳定性的影响通过绘制系统Bode图的方法分析重复控制器各部分对受控对象的响应速度和谐波抑制能力的影响并得出了相关的结论同时给出了从控制对象模型测定>重复内模滤波器>重复控制增益>二阶滤波器>相位补偿环节设计的重复控制器设计方法论文还分析了逆变器的极点配置方法与其对控制对象的特性影响并给出了电容电流的数字化降维观测器的设

3、计方法和设计通式为验证设计系统搭建了基于F240控制器的整个实验电路实验结果说明了经典的波形控制技术能够应用于多电平逆变器整个系统具有良好的动态与稳态性能关键词多电平逆变器重复控制状态反馈降维状态观测器数字化IAbstractInrecentlyyears,multilevelconvertshavereceivedawideattentionandbecomesthehotpointonpowerelectronicsresearch.Followingthedistributedgenerationsystemsuchassolarelectricalenerg

4、ygeneration,themultileveltechnologyhasusedintheinverterswithmediumorlowvoltage,duetothemultilevelinvertershavemanyadvantagesas:theoutputvoltageofthemhavelowdistortion,theinverterscanusethesmallerfilterandhencetheleveloftheelectromagneticinterface(EMI).Thecostsandthevolumeoftheinverterw

5、illdecrease.Anovelsingle-phasefive-levelinverterispresented,andthenthetopologyanditsderivation,modulationmethodsandoperationstatesareanalyzed.Itistheinverterthatusestheleastpowerswitchesinthesingle-phasefive-levelinverters,soitissuitabletoapplicationswiththemediumandthelowvoltage.Techn

6、ologyoftheoutputwaveformisanotherhotpointonpowerelectronicsresearch,itensuresthewholesystemwiththewellsteady-stateanddynamic-statecharacteristic.Toexerttheadvantagesofthenovelinverterandstudythefeasibilityofusingthemultileveltechnologyandthetechnologyofoutputwaveform,arepetitivecontrol

7、lerisaddedtothesystemandtheresultsareexcellent.Thepaperreviewstheprocessoftherepetitivecontrol,andanalyzesthetheoryofimprovingtheoutputwaveformwhenarepetitivecontrollerisemployedin.Therepetitivetechnologycankeepthecontrolledplantwithperfectsteady-statecharacteristic,butitsdynamicresp