UPS逆变器输出谐波抑制与控制软件验证方法探讨

摘要

不间断电源(UPS)为负荷提供高可靠高质量供电，广泛应用于医疗、通信、数据中心、精密制造等应用场合。UPS逆变器的输出电压总谐波失真度(THD)是一项关键技术指标，与逆变器控制环路的设计密切相关，也是UPS设计的难点之一。
　　本研究分为三个部分：第一章介绍了逆变器控制技术的发展现状和电力电子装置控制程序的验证方法。第二章首先介绍了逆变器谐波抑制环的环路结构，推导了谐波抑制环在dq0坐标系下的动态模型。依据该模型，设计了谐波抑制环的控制参数。最后搭建了一台50kVA三相四线制T型三电平逆变器，进行了仿真和实验研究。第三章探讨了一种通过电路仿真验证UPS控制程序的方法。应用PSIM的C模块将程序嵌入到电路仿真环境中，采用了一种程序的模块化封装方法实现仿真与微控制器的最大程度的代码共享，在仿真中引入了软件时钟模拟微控制器中程序的真实运行时序。为UPS逆变器搭建了程序仿真验证平台，对比了程序在仿真平台和实验平台上运行的结果。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 UPS的功能及分类

1．2．1 后备式UPS

1．2．2 在线互动式UPS

1．2．3 在线式UPS

1．3 逆变器控制技术发展现状

1．3．1 多闭环控制结构

1．3．2 静止坐标系与同步旋转坐标系比较

1．3．3 前馈控制

1．3．4 逆变器输出谐波抑制方法

1．4 控制程序的验证方法

1．4．1 硬件在环(HIL)仿真

1．4．2 快速控制原型(RCP)仿真

1．4．3 纯软件的电路仿真工具

1．5 本文的研究工作

第2章 UPS逆变器谐波抑制环的分析与设计

2．1 三相四线制UPS逆变器的控制环路

2．1．1 主控制环路

2．1．2 谐波抑制环的引入

2．2 谐波抑制环分析

2．2．1 dq0坐标系下的动态模型推导

2．2．2 控制框图的改进

2．3 谐波抑制环的控制参数设计

2．3．1 谐波抑制环控制带宽的选取

2．3．2 谐波抑制环控制参数的设计

2．3．2 谐波抑制环控制参数的设计

2．4 仿真与实验验证

2．4．1 单次谐波抑制环仿真

2．4．2 3、5、7次谐波抑制环仿真

2．4．3 3、5、7次谐波抑制环实验

2．5 本章小结

第3章 UPS数字控制程序的仿真验证

3．1 程序代码共享和运行时序模拟

3．1．1 程序代码的共享

3．1．2 程序运行时序的模拟

3．2 UPS程序仿真验证平台的构建

3．2．1 平台结构框架

3．2．2 ADC模块

3．2．3 SPWM模块

3．2．4 PWM发生器

3．2．5 驱动逻辑发生器

3．3 实验验证

3．4 本章小结

第4章 总结与展望

4．1 本文工作总结

4．2 未来工作展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间的成果

致谢