1、本科毕业设计（论文）三相逆变器建模及控制系统设计燕 山 大 学2014 年 6 月本科毕业设计（论文）三相逆变器建模及控制系统设计燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 电气工程学院 系级教学单位： 电气工程及自动化学号 100103030学生姓名专 业班 级 10 应电题目名称 三相逆变器建模及控制系统设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ） ；工程技术实验研究型（ ） ；理论研究型（ ） ；计算机软件型（ ） ；综合型（ ）2.管理类（ ） ；3.外语类（ ） ；4.艺术类（ ）题目类型 1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目题目来源 科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1
2、、建立三相逆变器的数学模型2、主电路参数设计3、锁相环的设计4、逆变器控制器的设计基本要求1、电网电压：220V/50Hz2、开关频率：20KHz3、输出电压的谐波含量在 5%以下4、撰写论文 1 本（不少于 2 万字，字迹工整、语言流畅、图表规范） ，标准 A0 图纸一张参考资料1、光伏发电并网与微网运行控制仿真研究 杨文杰2、微电网的建模、仿真及运行特性分析 李旭光3、A Wireless Controller to Enhance Dynamic Performance of Parallel Inverters in Distributed Generation Systems Jos
3、ep M. Guerrero4、Hierarchical Control of Droop-Controlled AC and DC MicrogridsA General Approach Toward Standardization Josep M. Guerrero周 次 第 14 周 第 5 8 周 第 9 12 周 第 1316 周 第 1718 周应完成的内容查阅资料，学习理论知识。了解题目概况、工作原理及系统构成完成主电路和控制电路方案选择，对所设计系统进行理论分析系统参数设计与仿真研究系统仿真、整理实验数据，并与理论比较，撰写论文撰写论文、答辩指导教师：魏艳君职称： 副教授 1
4、3 年 12 月 30日系级教学单位审批：年 月 日摘 要在世界工业与经济飞速发展的今天，能源危机以逐渐展现在人类面前。电能已经成为了人们不可或缺的部分，但是超大规模发电系统的弊端或局限性逐渐凸显，电网的脆弱性已经报漏出来。基于此以可再生能源为主的分布式发电技术得到了快速发展，微网技术的出现很好的解决了这个问题，其作为前沿领域，已成为各国研究的热点。因此，建立以光伏发电为代表的分布式电源及微网运行控制仿真模型具有重要的现实意义。三相逆变器作为连接分布式电源与电网的纽带，对分布式电源的并网性能起着关键性的影响。本文分析了基于电压电流双闭环V/f控制策略的三相SPWM 逆变器。首先，建立三相静止坐
5、标系下电压型SPWM逆变器的数学模型，通过派克变换得到两相同步旋转坐标系下的数学模型。其次，设计与验证软件锁相环模型，使三相逆变器输出不断跟随电网输出恒压、恒频的电压。然后，引入电压电流双闭环的V/f控制方法，电压外环包含了负载电流前馈以及输出滤波电容电流解耦，电流内环包含了负载电压前馈及输出滤波电感电压解耦。最后，对主电路参数进行计算与设计，并在Simulink 进行系统仿真，结果验证了设计与分析的正确性。关键词 三相逆变器数学模型；锁相环；双闭环 V/f 控制；仿真；AbstractWith the rapid development of the world industry and e
6、conomy today,the energy crisis is showing before humans gradually.Electricity has become an integral part of people,meanwhile the malpractice of super large-scale power system appear increasingly and the vulnerability of the grid has been fully exposed.Based on this,the distributed power generation
7、(DG) technology with renewable energy as the main energy has got the fast development. Microgrid is the most effective way to make use of DGAs a frontier area of research，Microgrid is the hottest issue which focused by many countries.Therefore，establish the simulation model of DG which represented b
8、y the photovoltaic generatain and control strategies of Microgrid operation has important practical significanceAs the tache between grid and distributed generators,the grid-connected inverter has a critic influence to the interconnection performance of the distributed generators.In this paper, a th
9、ree-phase SPWM inverter based on voltage-current double-loop control which is called V/f structure is proposed.First, create a mathematical model of the voltage-type three-phase SPWM inverter stationary coordinate system, the mathematical model of two-phase synchronous rotating coordinate system tra
10、nsformation by Parker.Second, the introduction of double-loop control method for voltage and current, the voltage of the outer ring contains the load current feedforward decoupling and output filter capacitor current, current loop contains a feeder and output filter inductor voltage decoupling front
11、 load voltage.Then, the design and verification phase-locked loop model, so continue to follow the three-phase inverter output power output constant voltage, constant frequency voltage.Finally, the main circuit parameter calculation and design, and system simulation in Simulink, the results prove th
12、at the use of double-loop V / f control strategy can effectively improve the dynamic response of the inverter and anti-interference ability.Keywords Mathematical model of three-phase inverter; Phase-Locked Loop; Double-loop V / f control; Simulate目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪 论 .11.1 课题背景及意义 .11.1.1 课
13、题的研究背景 .11.1.2 课题的研究意义 .21.2 国内外研究现状 .31.2.1 国外研究现状 .31.2.2 国内研究现状 .41.3 光伏逆变器的发展趋势 .51.4 本文所做工作 .51.5 本章小结 .6第 2 章 三相逆变器的设计 .72.1 三相逆变器的拓扑结构 .72.2 基于 LC 滤波的三相逆变器的建模 .92.3 三相静止坐标系下的数学模型 .102.4 三相旋转坐标系下的数学模型 .11一、派克变换与克拉克变换 .11二、两相同步旋转坐标系下的逆变器模型 .132.5 本章小结 .15第 3 章 软件锁相环的原理与模型设计 .173.1 锁相环的基本原理和模型 .173.2 鉴相器的实现方法 .173.2.1 乘法鉴相器 .183.2.2 同步旋转坐标系下相位检测 .193.3 滤波器的选择 .203.3.1 不同类型的滤波器及 PLL 闭环频率响应分析 .213.4 本章小结 .26第 4 章 电压电流双闭环 V/f 控制系统设计 .274.1 LC 滤波的三相逆变器的电压电流解耦原理 .28
