宽输入直流电压下中频逆变器双环控制研究

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1、分类号学号M201271082学校代码10487密级硕士学位论文宽输入直流电压下中频逆变器双环控制研究学位申请人：袁国清学科专业：新能源科学与工程指导教师：邹旭东副教授答辩日期：2015年5月19日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheDual-loopControlof400HzinverterUnderWideInputDCVoltageCandidate:YuanGuoqingMajor:New

2、EnergyofScienceandEngineeringSupervisor:A.Prof.ZouXudongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei,P.R.China,430074May.19,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者

3、签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、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版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日本文工作得到华中科技大学国防自主创新基金项目(项目编号：HUST2014014)资助。谨致谢意！华中科技大学硕

4、士学位论文摘要400Hz中频逆变电源以其重量轻和体积小的优势，被作为船舰和航空等领域中重要的供电电源而大量应用。这就要求逆变电源的输出不但要具备良好的稳态特性和动态特性，而且要具备短路保护及恢复能力，以确保其安全运行和可靠供电。本文以一台2kVA的400Hz/230V电压型单相中频逆变器作为对象，对中频逆变器的电压电流双闭环数字控制技术进行探讨和研究。本文首先建立了单相全桥SPWM逆变器的数学模型，并为对模型中的等效电阻参数r进行了修正，给出了一种简单有效的实验测量方法，使得仿真系统与实际的控制系统高度吻合。另外，结合技术要求，文中给出了主电路LC滤波器参数

5、的设计方法，并考虑具体的动态性能要求，对原参数进行了修正。然后，详细分析了单极倍频SPWM调制方式下的死区效应，为谐波补偿控制器的设计提供了理论依据。其次，针对数字控制延时对400Hz系统的严重影响而不能忽略的情况，给出了考虑数字控制延时的电感电流作为内环的双闭环控制的设计方法。在传统的双闭环控制基础上，本文引入了输出电压前馈和负载电流前馈控制，并提出一种多重比例谐振(PR)控制策略，保证系统输出良好的稳态波形质量和动态响应速度、较小的电压超调。而且内环采用PR控制器使得内环的跟踪性能也较好，可以实现短路限流保护，提高系统的安全性。对于宽输入直流电压范围下的

6、电压波动对控制系统设计的影响，文中进行了等效简化设计，主要利用MATLAB辅助工具来设计控制器参数，避免了繁杂的理论分析，使设计过程简单化，而且设计结果有效可行。最后，对本文所提出的方案进行了仿真和实验验证，仿真和实验的结果非常一致，使逆变器输出的稳态电压波形质量和动态性能良好，并且具备短路限流功能。然后，对全文内容进行了总结，并对未来工作做出展望。关键词：400Hz中频电源，单极倍频SPWM死区效应，数字控制延时，双环控制，多重PR控制器，宽输入直流电压I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTWithitsadvantagesoflightweighta

7、ndsmallsize,400Hzmediumfrequencyinverteriswidelyusedinthefieldofvesselsandaviation.Intheseoccasions,toensureitssafeoperationandreliablepowersupply,theinverterisnotonlyrequiredtooutputgoodqualityofsteady-stateanddynamicwaveforms,butalsoowntheabilitytoprotecttheinverterwhenshortcircu

8、itoccursandreturnstonormal