论文单相SPWM逆变器非线性前馈控制技术是关于对不知道怎么写前馈控制论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文前馈控制论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
摘 要：针对单相电压源型逆变系统中出现的直流母线电压波动会对系统带来干扰的现象,提出先通过双重傅里叶变换对单相半桥正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM）的电压源型逆变器的输出电压进行谐波分析, 然后从傅里叶分析的角度推导并得到非线性前馈控制技术的理论依据.仿真验证表明,采用非线性前馈控制技术不仅能够有效抑制直流母线电压波动带来的干扰,而且还能够分担母线平波电容的“解耦”作用,使母线电容值降低、逆变器体积减小,同时也可以延长逆变器的使用寿命.
关键词：逆变器； 直流侧纹波； 傅里叶变换； 谐波； 前馈
中图分类号：TM464.41; TM761.1; O174.2文献标志码：A
Nonlinear feed-forward control technology
in single-phase SPWM inverter
HE Yuanbin1a, WU Weimin1a, LIANG Chengji1b, GENG Pan1a, YE Yinzhong2
(1.a. Logistics Engineering College; b. Academy of Science & Technology, Shanghai Maritime
Univ., Shanghai 201306, China； 2. School of Electric & Electron Engineering,
Shanghai Institute of Technology, Shanghai 200235, China)
Abstract： According to the fact that the DC-link voltage ripples occurring in the single-phase voltage source inverter system interfere with the system, the output voltage harmonic of single-phase half-bridge Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) of voltage source inverter is analyzed by using double Fourier tranorm firstly, and then the theoretical basis of the nonlinear feed-forward control technique is derived from the angle of Fourier analysis. Simulation results show that the nonlinear feed-forward control technique can not only inhibit the interference caused by the DC-link voltage ripple effectively, but also share the “decoupling” responsibility of DC-link flat we capacitor, which decreases the DC-link capacitance, downsizes the inverter and increases the service life of inverter.
Key words： inverter; DC-link ripple; Fourier tranorm; harmonic; feed-forward
0 引 言
目前,以大容量电解电容作为直流平波环节的电压源型电力电子变流器仍然占电力电子变流器的主流地位.大容量电解电容稳定的工作寿命一般只有5~10 a［1］,这与高寿命、高频、高效率及高性价比的逆变器技术发展趋势相违背.因此,如何在保持原有电力电子装置控制品质的前提下有效减少直流平波电容容量受到越来越多业界人士的关注.降低电容数值的直接效应就是增加变流器输入电压的波动,传统的电力电子系统能通过闭环控制降低来自直流母线电压波动带来的干扰.［2］尽管如此,还是有较大部分的输入扰动对系统的输出构成影响,因此需要加入前馈控制抑制输入扰动［3］.
常用的前馈控制方式有线性前馈控制和非线性前馈控制.随着现代控制理论的发展,自适应能力较强的非线性前馈控制正被越来越多地应用.［4-8］其中,文献［7］采用载波重构技术对多电平逆变器进行前馈控制,效果较好；文献［8］采用调制波重构技术进行前馈控制,并进行仿真验证.本文以单相半桥逆变器为例,分别对理想情况和带输入扰动情况的正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM)波进行双重傅里叶变换以及频谱分析,并以载波重构技术为例阐述非线性前馈控制的理论依据和实施手段,进行仿真验证.1 直流母线电压恒定时SPWM波的谐波分析图1为单相半桥电压源型逆变器,由直流源Vdc+u^dc,上桥臂VT1和下桥臂VT2构成,并采用三角波作为载波的自然采样法生成SPWM波,输出电压为端点a与z之间的电压uaz.
图1 单相半桥电压源型逆变器
图2为产生SPWM波的示意图.
图2 SPWM波的计算模式
其中,调制波（正弦波）us和载波（三角波）uc的数学表达式分别见式（1）和（2）.us等于Uscos(ωot+θo)（1）式中：Us表示调制波的幅值；ωo和θo分别表示调制波的角频率和初相位.uc等于ωct－2πk+π22Ucπ－Uc,[KG*4/5]2πk－π2≤ωct≤2πk+π2
－ωct－2πk－π22Ucπ+Uc,2πk+π2≤ωct≤2πk+3π2（2）式中：Uc和ωc分别表示载波的幅值和角频率.
令调制比M等于Us/Uc,x(t)等于ωct+θc（θc为载波的初相位）,y(t)等于ωot+θo,载波比N等于ωc/ωo.为分析方便,假设θc等于π/2,θo等于0.因此,在一个载波周期内,有2kπ－π≤ωct≤2kπ+π（3）图2中us和uc的交点(a,b两点)的相位分别为2kπ－π2(1+M cos ωot)和2kπ+π2(1+M•cos ωot).
当直流母线电压恒定,即u^dc等于0时,输出电压uaz的波形函数可以表示为uaz等于+Vdc,2kπ－π2(1+M cos ωot)≤x＜2kπ+π2(1+M cos ωot)
－Vdc,2kπ－π≤x＜2kπ－π2(1+M cos ωot)或
2kπ+π2(1+M cos ωot)≤x＜2kπ+π（4）设m为相对于载波的谐波次数,n为相对于调制波的谐波次数,则uaz的双重傅里叶表达式［9］为uaz等于A002+∞n等于1［A0ncos(n(ωot+θo))+B0nsin(n(ωot+θo))］+
∞m等于1［Am0cos(m(ωct+θc))+Bm0sin(m(ωct+θc))］+
∞m等于1∞[SX(B]n等于－∞[](n≠0)[SX)]［Amncos(m(ωct+θc)+n(ωot+θo))+Bmnsin(m(ωct+θc)+n(ωot+θo))］[JY]（5）将各项系数写成复数形式,即为
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参考文献：
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