三相并网逆变器电流跟踪预测控制研究

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三相并网逆变器是当前新能源领域研究的热点,其性能直接关系到能源利用效率及供电质量。逆变器的效率、总谐波分量由拓扑结构、硬件电路及控制算法共同决定,是该领域永恒的研究主题。本文以提高电能转换效率和优化供电质量为目标,开展三相并网逆变器控制研究。主要内容如下:  分析了逆变器的国内外技术标准,在比较目前主流的控制策略和拓扑结构优缺点的基础上,提出利用电流跟踪预测控制策略优化供电质量的方案,并分析了其工作原理及运行模式。为了深入研究预测电流控制,分别在三相静止、两相静止和两相旋转坐标系中建立了逆变器低频和高频的数学模型。  在对旋转坐标系高频数学模型进行分析的基础上,采用电网电压定向的矢量控制方法对逆变器进行控制。在每一个采样周期,通过高频模型对电压矢量进行评估,让价值函数最小的电压矢量在下一个周期中应用,完成了价值函数的设计,给出了设计准则。  分析了建模误差对于三相逆变器性能的影响。基于经典控制理论中的反馈矫正,用三相逆变器输出值和模型预测值的差值对三相逆变器模型进行补偿。在 Simulink环境下进行三相逆变器电流跟踪控制仿真,仿真结果证明了补偿方法的有效性。  研制出了以TMS320F28335为主控芯片的50kW三相并网逆变器测试平台。设计了DSP最小系统、信号采集、驱动、保护等硬件电路和软件程序。以此平台进行并网实验,实验结果表明逆变器能够快速跟踪目标电流并稳定运行,验证了控制方法的正确性。
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