三相逆变器设计与仿真

1.设计

数据要求

输出电压V0：220V

输出频率f：50HZ 负载功率因数cosφ：0.8-1 过载倍数：1.5倍 输出功率P0：6KVA

负载参数的计算

负载输出部分电路图，如图所示

负载输出电路

负载电阻最小值计算

当cosφ=1时，负载电阻计算计算公式为公式（3-1）；当cosφ=0.8时，负载电阻计算公式为公式（3-2）

RVopo220260008.07 （3-1）

2VO2202 R10.08 （3-2）

POCOS60000.82负载电感最小值计算

负载无功功率QL1为 负载电感感抗ZL1为 负载电感L1为

滤波电容计算

滤波电容与负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，所以设计滤波电路时选择滤

波电容取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍

滤波电容容抗ZC为

滤波电容C为

实际取值120uF,由12个10uF的电容构成 电容阻抗实际值ZC1 为

无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值

长期最大电流IO（长）为 短期最大电流I0(短）为

无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值

长期电流峰值IOP(长）为 短期电流峰值IOP(短）为

三相逆变器电路

三相逆变电路

滤波电感计算

1.滤波电感的作用

1).减小输出电压的谐波电压 2).保证滤波电压的传输

2.设计滤波器时应该注意以下问题

1).滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率（例60倍频） 2).2LC应该远小于1（即2LC1) 3).

L应较小 R根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择L1.5 滤波电感L为 实际取值为5mH 所以滤波电感感抗ZL为 滤波电路的固有频率f'为

2LC0.09231满足要求

逆变电路输出电压

滤波及负载部分电路图，如图所以

滤波及负载部分电路图

在过载1.5倍的情况下：

cos1时（即纯阻性）

电感电流IL与IR间的夹角为 电感电流IL为

电感L上的压降VL为 逆变电路的输出电压Vi为 cos0.8时（即阻感性）

负载电感电流IL1与滤波电容电流IC之差为

IL1IC与IR之间的夹角为 电感电流IL为

电感L上的压降为VL为 逆变电路的输出电压Vi为

主开关器件的耐压

主开关器件的耐压根据所有工作情况下的最高电压考虑，主开关器件所承受的最高电压一般出现在输入电压最高、输出负载最轻时，选主开关器件耐压为实际工作电压的2倍。

取逆变电路在过载情况下的输出电压的2倍，即225.363*2=450.726V。在留有一定裕量下，实际选650V耐压的开关器件。

输出滤波模型

输出滤波电路图，如图所示

输出滤波电路 根据输出滤波电路写出如下关系式 将式上面公式变换形式后的式下面公式

根据上面公式画出输出滤波仿真模型，如图所示 输出滤波仿真模型 输出电压Vo与输入电压Vi的关系式为 三相逆变器的控制策略

在给定输入Vi与负载扰动输入io共同作用下下，闭环输出Vo（s）为

Kds2KPsKis(Lsr)VoVi(s)Io(s)LCs3(rCKd)s2(KP1)sKiLCs3(rCKd)s2(KP1)sKi

其闭环特征方程D(s)为

主导极点S1、2为 非主导极点S3为 期望的特征方程Dr(s)为

根据极点配置法求解，得

r是阻尼比 r是自然振荡频率 L为滤波电感 C为滤波电容 当r0.8、r3500、n10、r0.6时，代入到公式中求得

Kp=9.15 Kd=0.02 Ki=20658

双闭环控制系统

将滤波电感电流或滤波电容电流瞬时值作为反馈量引入控制系统，设置电流内化改善系统动态性能

双闭环控制系统仿真模型有三种情况，如图所示 双闭环控制系统仿真模型

如图所示，模型中负载扰动在内环之外，其优点是能方便的实现逆变器的过流保护，但对负载扰动的抗干扰性弱。

双闭环系统闭环特征方程D(s)为

D(s)s4rCK2pLCs31K1PK2PCK2i2K1PK2iK2PK1iKKss1i2iLCLCLC

四阶系统期望闭环主导极点S1、2为 非主导极点S3、S4为

期望的四阶系统特征方程Dr(s)为 根据极点配置法求解，得

将r0.8 r3500 mn10 r0.6，代入公式求得

a0=6.5*10∧9 a1=3*10∧6 a2=700 a3=0.03 K2p=307 K2i=50 K1p=2.521 K1f=5477.543

2．仿真

三相逆变器电路simulink仿真图

仿真结果