论文总字数：16461字

摘 要

日前，清洁能源如太阳能风能等的使用日渐频繁，逆变器在这些绿色清洁能源的使用中起着重要的作用。逆变技术广泛的应用在生活的方方面面，目前对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。从理论上看来，逆变电路的输出电压经过SPWM调制后应该为一个正弦度不错的正弦波，但是由于死区效应等因素、非线性负载这两个主要因素加其他一系列因素的影响，输出电压波形会发生畸变，有谐波电流产生，谐波电流在电阻阻抗中产生电压降，时输出电压降低，因此需要良好的控制技术来改善输出电压的波形。

针对以上情况，现今的研究提出了多种解决办法，例如滞环控制、重复控制、变结构控制等。电流内环电压外环的双闭环控制策略经研究表明有良好的控制效果，且电流环与电压环均使用比例-积分-微分控制器中的比例积分环节即PI调节器进行控制，减少输出的静态误差。电流内环可选用电感电流或电容电流作为被控量，但是选用滤波电路中的电感电流反馈结果作为被控量，电路可以实现过流保护，保证了安全性。因此本文采用电感电流内环电压外环的双闭环控制策略，首先对单相逆变电路建立数学模型和拓扑结构，再设计一个LC滤波电路，然后搭建双闭环控制电路，应用SPWM技术得到稳定性高、正弦度高、谐波含量低的输出电压。

最后应用matlab进行仿真，对双闭环控制策略进行验证，仿真结果显示，应用电感电流内环电压外环的控制策略，可以有效减少静态误差且具有较好的动态响应速度。

关键词：逆变技术、双闭环控制策略、PWM技术

Abstract

With the increasing use of clean energy such as solar energy, inverter technology plays an important role in the use of these green clean energy, inverter technology is widely used in all aspects of life. At present, the research of inverter period mainly focuses on two aspects: circuit topology and control technology. Theoretically, the output voltage of inverter circuit must be adjusted by SPWM as a good sinusoidal carrier. But the dead zone effect and other factors, The two main factors of non-linear load plus a series of other factors, the output voltage waveform will change abnormally, harmonic current will occur, the voltage of harmonic current will drop under resistance, and the output voltage will drop. Improvement requires good control techniques.

In view of the above situation, the current research puts forward a variety of solutions, such as fixed exchange rate control, repeated control The results show that the current loop and the voltage loop both use the proportional point PI regulator in the proportional point differential controller to control the static error of the outlet In the current inner ring, the induced current or capacitive current can be used as the flow, In the filter circuit, the inductive current feedback result is taken as the controlled quantity, and the circuit can realize the current protection and ensure the safety. Therefore, this paper adopts the double loop control strategy of the inner inductance loop and the outer voltage loop. Firstly, the mathematical model of the single phase-change circuit is carried out The output voltage with high stability and low carrier content can be obtained by using SPWM technology.

Finally, Matlab is simulated to verify the double closed control strategy. According to the simulation results, the loop voltage outer loop control strategy in the inductor current can effectively reduce the static error and have a better dynamic response speed.

Keywords: Inverter technology；double closed-loop control strategy；PWM

目 录

第1章 绪论

1.1 逆变技术的发展及现状

1.2 逆变技术控制方法简介 2

1.3 逆变技术控制方法研究的意义 5

1.4 本文的主要研究内容 6

第2章 单相逆变电路以及PWM技术 7

2.1单相桥式逆变电路拓扑结构及工作原理 7

2.2 PWM调制技术 7

2.2.1 PWM技术的原理 7

2.2.2 PWM逆变电路的控制方法

2.2.3单极性控制与双极性控制 8

2.3 单相PWM逆变输出波形的影响因素分析 10

2.4 本章小结 10

第3章 双闭环控制的控制策略研究 11

3.1 双闭环控制策略设计

3.1.1 PID控制器的介绍 11

3.1.2电压外环电流内环的双闭环控制策略拟定 11

3.2 控制器参数设计

3.3 matlab仿真及性能分析

3.3.1matlab仿真结果

3.3.2 电压外环电流内环控制性能分析

3.4 本章小结

第4章 总结和展望

4.1 总结

4.2 不足和展望

参考文献

第1章 绪论

1.1逆变技术的发展及其现状

与整流过程相比，我们对逆变这个概念的定义就是能把直流电转换为交流电的过程，实现这个转化过程的所选用的装置我们将其称为逆变器^[1]。我们常见的逆变方式有电流型逆变还有电压型逆变。顾名思义，这两种逆变的区分方式就是他们的直流侧电源不同，还有个重要的地方就是，电流型逆变反馈无功能量时电流不变相，故不需要反并联二极管但是电压型逆变就需要了。伴随着电力电子领域的发展，各种负载的用电要求愈来愈高，原来生产的大部分电源可能无法满足这些需求，因此通过逆变技术对其加工使其符合各种负载要求是解决该问题的重要途径。除此之外燃料电池所产生的直流电需要通过逆变这个过程将其转化为工频交流电后才能被工业上应用，这一需求也为逆变技术的发展开辟了道路。

逆变技术的发展史有60多年之久，50年代到80年代年是我们认为的第一个阶段，低速期间是个阶段的标志，因为生产能力和科学技术的局限性，人们生产出的逆变器开关频率都不高，多重叠加法被应用于改善波形上面，这个时候的逆变器体积重量过大,逆变效率非常低。80年代直到现在，这是我们认为的逆变技术发展的第二个阶段，所有的逆变技术进入了高频化，人们好像发现了新世界的大门，高速期间完全取代了以往的开关器件，逆变器的开关频率都大大提高，我们经常使用脉冲宽度调制来改善波形，这个时候的逆变器体积较以往来说大大的变小了，而且逆变过程的效率大大提高。

在早期的逆变器中通常采用模拟电路控制，其输出只要求连续、稳压、稳频，如今对逆变器输出的要求越来越高，不仅要求输出具有以上特点，还需要其输出能够具有较快的动态响应速度且具有稳态精度高等特点。因此模拟控制难以满足以上要求，20世纪90年代，随着在微处理器中集成PWM发生器技术的出现，数字化控制慢慢的取代了模拟控制，被大量的应用于逆变技术之中。数字化控制的优点较模拟电路控制而言颇为显著，具体如下：

1. 灵活性高、速度快，控制器件明显减少
2. 可靠性高，体积小，成本也低
3. 系统升级方便，无需改变硬件电路板
4. 一旦出现故障，可在线检测，易于维护

综上，逆变技术的数字化趋势是不可逆的，智能化、网络化也将慢慢融入其中。

1.2 逆变技术控制方法简介

为了改善逆变器输出波形的正弦度、稳定性等性能，可以将逆变器输出电压作为反馈量输入与标准正弦波比较，近年来国内外科学家对此进行了大量的研究，并且在这个问题上取得了不错的成效，提出了例如双环控制等有效控制方案，现将其简介如下：

（1）PID控制

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