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三相逆变器文献综述

1 逆变器技术发展历程

逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开始发

展至今经历了五个阶段：

第一阶段：20世纪50-60年代，晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件；

第二阶段：20世纪70年代，可关断晶闸管GTO及双极型晶体管BJT的问世，使得逆变技术得到发展和应用；

第三阶段：20世纪80年代，功率场效应管、绝缘栅型晶体管、MOS控制晶闸管等功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础。 第四阶段：20世纪90年代，微电子技术的发展使新近的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊控制等技术在逆变领域得到了较好的应用，极大的促进了逆变器技术的发展；

第五阶段：21世纪初，逆变技术的发展随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进步不断改进，逆变技术正朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。

2 逆变器的发展趋势

更高的效率：目前，美国市场上的逆变器最高效率可达95%。在欧洲，由于

采用了无变压器的设计和创新的拓扑结构，可实现更高的效率。例如，有一款产品（SMASunnyMinicentral8000TL）声称可到达98%的效率。

更低的成本：大约0.2-0.3美元/瓦的价格已经被设定为2020年逆变器的价格

目标，这意味着比目前售价降低50-75%。这个目标最有可能通过增加产量及改善学习曲线来实现。

更高的可靠性：目前，逆变器的MTBF（平均无故障时间）为5～10年。但

很多人怀疑，是否有可能以合理的成本实现这一目标。在中近期，通过改进质量控制、更好地散热并降低复杂性，MTBF大于10年的目标是可以实现的。

通信功能：今天，逆变器可以记录并借助制造商特定的协议传递信息。下一

代单元应使用通用的通信标准传送更全面的系统信息，以实现先进的诊断功能，

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并能与公用服务机构通信，以支持电网的稳定性。

3 目前研究成果

3.1 合肥工业大学电气与自动化工程学院的陈玲、张兴、杨淑英，谢振等人

在2009年在本院学报中提出了“带不平衡负载的三相四桥臂逆变器的研究”。该研究对三相四桥臂逆变器的控制系统进行了设计，建立了基于对称分量法和双同步旋转d-q坐标系的双环控制结构，电压外环和电流内环均采用前馈解耦的控制策略，使三相四桥臂逆变器带有不平衡负载的能力。

3.2 空军雷达学院研究生管理大队的石磊、陈媛娣、朱忠尼于2006年在该

院学报发表了“基于DSP的SVPWM控制三相逆变器设计”。该设计从电压矢量控制的基本原理出发，给出了SVPWM算法在TMS320LF2407上实现的软件流程。实际编程实现了SVPWM波形输出。系统具有控制精度高、实时性强、软件编制容易等优点。

3.3 哈尔滨工程大学自动化学院的赵晓青、罗耀华于2008年在应用科技期

刊发表“基于DSP的三相SPWM逆变系统研究”。本文主要针对三相逆变系统，介绍了采用TMS320LF2407芯片，通过混合查表法产生三相SPWM正弦电压的方法，并给出了部分程序源代码，实验结果可以满足实际需要。

3.4 东北大学信息科学与工程学院的闫士杰、冷冰、杜蘅等人于2012年在

电机与控制学报发表“基于H∞重复控制的三相四桥臂逆变器研究”。本文在三相四桥臂逆变器解耦成三个单相逆变器的基础上，提出了一种H∞重复控制策略，解决了微型电网中，作为功率接口的三相四桥臂逆变器存在输出波形畸变率大，跟踪给定正弦波慢的问题。

3.5 湖北工业大学电气与电子工程学院的汤才刚、朱红涛、李莉、陈国桥等

人于2008年在现代电子技术期刊发表“基于PWM的逆变电路分析”。本文为了对PWM型逆变器电路进行分析，从PWM控制的基本原理出发，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析。使用双踪示波器对电路的输出波形进行分析，给出了仿真波形。实践表明：运用PWM控制技术能够很好地实现逆变电路的运行要求。

3.6 东北大学信息科学与工程学院的刘秀翀、褚恩辉、张化光等人于2010

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年在电机与控制学报发表“基于三相综合补偿的四桥臂逆变器控制”。本文针对四桥臂逆变器，提出了基于三相综合补偿的四桥臂控制方法。该补偿策略用地四桥臂补偿输出不平衡因素，形成第四桥臂和各相桥臂综合补偿相电压的模式，发挥出四桥臂结构的优势，在阻性（或感性）不平衡负载条件下，增强了控制能力。基于三相综合补偿策略，文中针对电感电流为正弦波的特征，采用积分算法逼近电感电压，构造闭环控制结构，并给出四个桥臂的控制方法。该控制方法避免了微分算法引入的高频干扰和通用滤波算法引入的相位偏移，确保了输出电压收敛于理想波形。

3.7 东南大学电气工程学院的杨云虎、周克亮、卢闻州等人于2011年在校

学报发表了“三相PWM逆变器鲁棒重复控制策略”。为了提高三相CVCF PWM逆变器波形的控制性能（同时具有动态响应快、稳定误差小和鲁棒性好等优点），提出了鲁棒重复控制策略。首先采用鲁棒控制理论对两类不确定建模；然后引进一个虚拟的复不确定代替重复控制中的长延迟环节，将重复控制器集成到鲁棒反馈控制器设计之中形成鲁棒重复控制方案。实验结果表面，采用鲁棒重复控制策略控制的三相逆变器，即使在非线性负载情况下也能保证输出电压的THD含量低、跟踪精度高、响应快；并且在参数变化和负载突变扰动的情况下，仍具有良好的鲁棒性。

3.8 中国矿业大学信息与电气工程学院的李文正于2008年在中国科技论文

网发表“三相四臂逆变器的仿真设计”。本文首先用对称分量法在不平衡负载下对三相四臂逆变器进行稳态分析，验证了三相四臂逆变器可以带不平衡负载。本文在总结、分析其它控制方法的基础上，建立了三维空间矢量调制策略，提高了电压利用率，减少了谐波含量，介绍了三维空间矢量调制的原理及其算法实现。其次对三相四臂逆变器在两种坐标系下建立数学模型，提出本文所采用的一种基于正反向同步旋转坐标变换的正序、负序和零序分量单独控制的控制策略，实现了各个通道的解耦。

3.9 南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室的龚春英、熊宇、郦鸣、

陈新、严仰光于2004年在电工技术学报上发表“四桥臂三相逆变电源的三维空间矢量控制技术研究”。本文介绍了四桥臂三相逆变器的三维空间矢量控制原理，给出了任意负载下空间矢量的运动轨迹表达式，还建立了三维空间矢量调制四桥

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