柔性逆变器控制策略研究及其Matlab/Bimulink仿真实现

摘要

可再生能源的开发与利用越来越受到全世界的关注,太阳能、风能、生物能发电等可再生绿色能源应用的关键技术是逆变技术；另外,随着信息技术的发展,逆变电源越来越广泛地应用于电力系统、工业、交通、银行、军事、航空、国防等领域,这些用电设备对逆变电源品质的要求越来越高,而逆变器是逆变电源的核心,逆变效果的好坏直接决定了输出电压质量。故对逆变器控制算法的研究具有非常重要的意义。
　　 由于逆变器的干扰因素很多,如负载扰动和非线性负载的影响,逆变器桥臂死区效应,直流电压的波动等,从而使输出电压存在谐波污染高、负载适应能力差、失真严重、动态响应速度慢、稳态精度低等问题。现在常用的一些逆变器控制算法在解决这些问题时都存在着各自的优点与不足,特别是很难同时具备较快的动态响应速度和较高的稳态精度。本文所研究的逆变器控制算法很好的解决了以上的问题。
　　 本文主要讨论单相全桥式逆变器的电路模型和数学模型,并从理论上分析、讨论影响逆变输出电压的各种影响因素。在此基础上,重点研究数字PID控制与重复控制相结合的复合控制算法。
　　 本文的最后,在Mtlab/Simulink环境下对重点研究的数字PID控制与重复控制相结合的复合控制算法进行了仿真分析,给出了仿真模型和仿真结果。通过仿真比较了电压反馈PID控制算法,电压外环、电感电流内环PID双闭环控制算法,电压外环、电容电流内环PID双闭环控制算法,电压外环、电容电流内环PID双闭环控制与重复控制相结合的复合控制算法的四种控制算法的效果。仿真结果验证了电压外环电容电流内环PID双闭环控制与重复控制相结合的复合控制算法具有较好的控制效果,系统输出电压失真度低,抗干扰能力和负载适应能力强,动态响应速度快,稳态精度高。

目录

文摘

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第一章 :引言

1.1 逆变器应用现状

1.2 逆变器控制现状

1.2.1 常规逆变控制技术(Normal Control)

1.2.2 无差拍控制(Deadbeat Control)

1.2.3 重复控制(Repetitive Control)

1.2.4 滑模变结构控制法(Sliding-Mode Variable Structure Control)

1.2.5 模糊控制(Fuzzy Control)、神经网络(Neural Network)和专家系统(ExpertSystem)

1.3 本文研究内容

第二章 :逆变器控制模型的建立

2.1 逆变器的电路模型

2.2 单相全桥式逆变电路的连续空间模型

2.3 IGBT的控制信号SPWM等效模型

2.4 本章小结

第三章 逆变器的控制策略和控制算法

3.1 单相电压型全桥逆变器的SPWM调压方法

3.1.1 PWM(脉宽调制)调制方法

3.1.2 双极性SPWM调压方法

3.1.3 单极性SPWM调压方法

3.1.4 、倍频SPWM调压方法

3.1.5 死区时间的影响及死区补偿方法

3.2 数字PID的基本原理

3.2.1 PID控制算法概述

3.2.2 基于数字PID的电压电流双环控制

3.3 重复控制的基本原理

3.3.1 重复控制器的内模原理

3.3.2 重复控制系统结构

3.4 复合控制

3.5 本章小结

第四章 :控制策略实现的软件基础

4.1 MATLAB/Simulink概述

4.2 本设计中主要用剑的Matlab功能

4.2.1 SimPowerSystem模型

4.2.2 S 函数

4.2.3 Matlab/Simulink的移植性

4.3 本章小结

第五章 : 仿真实验结果及其分析

5.1 单独采用电压PID反馈控制时的Matlab/Simulink仿真

5.1.1 单独采用电压PID反馈控制时matlab仿真环境及仿真数据的选取

5.1.2 单独采用电压PID反馈控制的仿真模型与仿真结果

5.2 采用电压外环电感电流内环双闭环PID反馈控制时的Matlab/Simulink仿真

5.2.1 采用外环电压内环电感电流双闭环PID反馈控制时matlab仿真环境及仿真数据的选取

5.2.2 采用电压外环电感电流内环的双闭环PID反馈控制的仿真模型和仿真结果

5.3 采用电压外环电容电流内环双闭环PID反馈控制时的Matlab/Simulink仿真

5.3.1 采用外环电压内环电容电流双闭环PID反馈控制时matlab仿真环境及仿真数据的选取

5.3.2 采用电压外环电容电流内环的双闭环PID反馈控制的仿真模型和仿真结果

5.4 采用电压外环电容电流内环双闭环PID反馈控制与重复控制相结合的复合控制的 Matlab/Simulink仿真

5.4.1 采用外环电压内环电容电流双闭环PID反馈控制与重复控制相结合的复合控制方法的matlab仿真环境及仿真数据的选取

5.4.2 采用电压外环电容电流内环的双闭环PID反馈控制与重复控制相结合的复合控制方法的仿真模型和仿真结果

5.5 本章总结

第六章 :结论与展望

6.1 结论

6.2 进一步工作的方向

致谢

参考文献及附录