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并网逆变器是当前新能源研究领域的热点,三相四桥臂并网具有转换效率高、输出电能质量好以及带不平衡负载能力强,受到世界各国研究结构的广泛关注。三相四桥臂并网逆变器的优良性能很大程度上是由主电路拓扑结构、硬件电路和控制软法共同决定的,其电能转换效率和供电质量还有待进一步优化。针对这个问题,本文展开三相四桥臂并网逆变器硬件设计与控制策略研究,主要内容如下: 设计了系统主电路的拓扑结构。首先对逆变器进行了需求分析,分析了设计规格和逆变器并网运行标准,然后通过比较几种常规的三相逆变器拓扑结构的优缺点,确定了逆变器功率电路拓扑结构和LCL滤波器结构。对一些重要的参数进行了分析与估算,选择了合适的元器件来构建主电路。 以DSP为核心设计了并网逆变器控制电路。控制部分包括DSP最小系统电路,信号采集电路、驱动电路,保护电路,人机交互(CAN)电路等,重点分析了测量交流电流信号的采集电路和使用集成模块的驱动电路。 研究了三相四桥臂并网控制策略。分析了三维空间矢量调制方法,深入研究了基于a-b-c坐标系的三维空间矢量调制策略,包含开关矢量的选择、开关矢量占空比的计算以及开关矢量的排列方式。结合系统的功能要求,设计了系统工作在离网模式和并网模式下的控制策略,提出了离网模式采用前馈电压补偿以达到输出电压恒定的控制策略,并网模式下采用闭环电流PID控制器以实现跟踪逆变器并网电流的控制策略,并设计了多模式切换的控制策略。 研制出了10kW三相并网逆变器样机,并网电流THD最低达到2%,并通过了第三方测试,实验结果表明系统能够稳定运行,各项指标参数达到了设计要求。