数字控制单相六开关并网逆变器设计研究

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1、第49卷第3期电力电子技术Vo1．49，No．32015年3月PowerElectronicsMarch2015数字控制单相六开关并网逆变器的设计研究吴昊，王婷婷，陆菲(南京航空航天大学，江苏南京210016)摘要：提出在单相六开关管逆变器中使用双电流环控制方法，能有效减小LCL滤波器产生的稳态误差和波形失真。其中闭环控制器采用增量式积分分离比例积分微分(PID)算法。根据该控制原理使用TMS320F2812型数字信号处理器(DSP)、编写了双电流环控制程序和数字锁相等程序，并制作300W实验样机，并将软件和样机进行联合

2、调试。实验结果表明输出电流波形较好，能快速跟踪电网电压相位实现并网功能。关键词：逆变器：双电流环；单相六开关中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)03—0036-02DesignationandResearchonDigitalControlofSixSwitchesSingle-phaseGrid-connectedInverterWUHao，WANGTing—ting，LUFei(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjin

3、g210016，China)Abstract：Toimprovethesteady—stateerrorandwaveformdistortionofLCLfilterinsixswitchessingle—phasegrid-connectedinverter，themethodofdigitaldouble—currentloopisadoptedinthesixswitchessingle—phaseinverter，andtheclosed—loopcontrolleradoptsincrementalsepar

4、atedintegralproportionalintegraldistortion(PID)algorithm．A300WprototypeisbuiltandtheprogramsofdigitalphaselockedandPIDcontrolarewrotewiththedigitalsignalproce—ssor(DSP)TMS320F2812．Thesoftwareandprototypejointdebugarecompletedintheexperiment．Experimentalresultsind

5、icatethewaveformofoutputcurrentisgoodandthephaseofoutputcurrentcantrackthedphaserapidly．Keywords：inverter；double—curentloop；single—phasesixswitches1引言该电路共有4个工作模态。以电网电压正半周为例，模态1时，V，V导通，V，V保持导通，带直流旁路的单相六开关管逆变器拓扑对共直流侧向交流侧输出功率，续流二极管VD受反模电流具有一定的抑制能力且具有较高效率『l_．压关断；模态2时

6、，当v，v关断时，由于电感电将该电路拓扑应用于并网逆变器中，设计研究了流通过VD续流，构成续流回路。电网电压负半周数字控制方法。并网逆变器的输出滤波器主要有有2个工作模态，故整个周期有4个工作模态。L，LC和LCL滤波器3种形式，LC滤波器的滤波电容直接并联在电网两端，其滤波效果与L滤波器的效果基本相同。起不到滤除高频分量的效果，所以为更好地滤除高频分量。选用LCL滤波器。2逆变器工作模态分析图1为逆变器主电路。各开关管驱动波形如图1逆变器主电路图2所示，V5，V6工作于高频25kHz，V】～V4工作Fig．1Mainc

7、ircuitofinverter于工频50Hz。高频驱动脉宽调制(PWM)信号是由正弦半波调制信号和三角载波比较而得，在电网电压正半周V，V保持导通，而V：，V在／＼／＼／，负半周保持导通，从而最终能输出交变正弦波。0mn哪_0『盯n唧幽m

8、InS厂—]厂—]]厂—]厂—]定稿日期：2014—05—26作者简介：吴昊(1988一)，男，江苏江阴人，硕士研究生，图2开关管驱动波形研究方向为变换器技术。Fig．2Drivingwaveformsofswitches36数字控制单相六开关并网逆变器的设计研究3双电流环控制系统模

9、型分析由传递函数可求得系统的阻尼比为：=Gi1X,／L2C／(LIL)／2(3)由LCL滤波器的电路结构可得其传递函数：令等于最佳阻尼比0．707，从而可得为：(s)一1ui(s)一12Cs+(1+2s=X,／LIL／(LEC)／(Gi。i1)(4)式中：，分别为LCL滤波器的滤波电感；C为滤波电同时。根据系统框图可