基于滞环控制的单相全桥逆变器研究

摘要

太阳能、燃料电池和风能等绿色能源具有清洁无污染等优点，逐渐成为人类未来电能需求的主要来源，在这些新能源的开发利用过程中，逆变器起着重要作用。目前，对于逆变器的研究主要集中在电路拓扑结构和控制技术两个方面，好的逆变器拓扑和控制技术不仅能够优化逆变器自身的性能，还能提高电能利用率，降低成本。
　　 本论文首先分析了单相全桥并网逆变器L型输出滤波器的特性，分析了单电流滞环控制并网逆变器L型滤波器的电流纹波特性和开关频率特性。针对传统滞环控制频率分散的缺点，引入一种变环宽的滞环控制技术，研究分析了变环宽滞环控制并网逆变器L型滤波器的电流纹波特性、开关频率特性以及电感量对开关频率的影响，最后通过仿真验证理论分析的正确性。
　　 建立了SPWM调制逆变器的数学模型，分析了单相全桥逆变器的开环特性和输出电压波形畸变的原因。深入分析了单相全桥逆变器输出电压外环、电感电流内环的双闭环控制方法，推导出双闭环控制单相全桥逆变器的闭环传递函数，建立等效模型，以便深入研究逆变器的闭环特性。通过仿真研究了电压外环、电感电流内环双环控制单相全桥逆变器的输出特性。
　　 提出了基于电流滞环控制的逆变器双闭环控制策略，针对该控制方法存在的弊端，如逆变器的输出畸变率大，开关频率不固定，输出滤波器设计困难等，本文提出了一种基于滞环控制的逆变器三态输出控制方式，以单相全桥逆变器为例，给出了各开关管的工作模态；针对传统滞环控制逆变器开关频率分散的缺点，本文将变环宽滞环控制技术与改进的双闭环控制相结合，建立了相应的数学模型，并通过仿真验证了所提出的控制方法的有效性。
　　 最后，本文对上述逆变器系统进行了实验设计，搭建完整的实验电路，调试出理想的实验结果波形，并对实验结果进行分析，以验证理论分析的正确性。