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非线性负载条件下的逆变器特性研究

陈敏  
【摘要】: 逆变器作为电力电子的一个重要组成部分,为各种敏感设备提供了高质量的交流电源。逆变器的应用领域中面临着相当多的非线性负载问题。传统的利用线性负载近似分析的方法并不能准确反映非线性负载所带来的问题的实质,也不可能对非线性负载条件下逆变器的设计与优化提供有力的指导。电力电子装置是最主要的非线性负载;而在各类电力电子装置中,整流性负载又占有绝对的比重。因此,以整流性负载为切入点来研究逆变器在非线性负载条件下的特性具有代表意义。 本文在第二章中首先对整流性负载的特性进行了深入的研究。提出了一套系统的针对整流桥电路的分析方法。该方法基于数学推导,因而相比于传统的近似分析方法更为准确;同时它也十分简单。这一方法可以加以推广,对整流电路的其他特性作全面的研究,得到的结果可以对逆变器的设计提供指导;同时还可以用于电网谐波补偿设备的参数设计当中。 在对整流性负载系统分析的基础上,第三章中提出了一种整流性负载的非线性模型,解决了传统情况下无法在控制域对非线性负载进行分析与仿真的问题。提出了一套针对非线性负载条件下逆变器系统的分析方法,对系统的动态性能、波形畸变与稳定性机理进行了分析,提出了系统稳定的基本条件。对于非线性负载条件下逆变器设计中要注意的其他一些问题也进行了探讨。 第四章对主要的逆变器控制策略进行了分析、比较与归纳总结,研究了它们在非线性负载场合下的特性。归纳出采用双环结构、内模控制与PI控制结合的控制策略是针对非线性负载比较好的控制解决方案。特别在单相逆变器场合,优选以重复控制器或者谐振控制器作为系统内模;在三相逆变器场合,优选以静止坐标控制器或者谐振控制器作为系统内模。提出了非线性负载条件下系统控制改进的规则,既增加输出电流反馈来提供负载信息。提出了一种针对周期性和瞬变非线性负载的非线性控制策略。 本文的第五章提出了一种逆变器无线并联控制的分析方法,对频率环与幅度环的稳定性、动态性能与稳态性能进行了详细的分析,从而使得针对无线并联控制方案设计的理论指导成为可能。同时与前述的非线性控制策略结合,提出了一种非线性负载条件下逆变器无线均流的控制策略。


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