随着半导体开关器件的迅速发展,以其为核心构成的三相逆变电源具有输出交流电压畸变率低、供电的波形质量好等优点,因此在很多方面得到广泛应用,如航空航天、舰船、城市轨道交通以及可再生能源发电等。控制策略及故障保护策略的设计是逆变器软件设计的核心环节,其中控制策略直接影响逆变器输出的稳态与动态性能,而故障保护策略则对逆变器系统运行的可靠性至关重要。如今随着数字控制技术的迅猛发展,逆变器大都采用数字控制方式。因为传统的线性控制策略如PID控制、状态反馈控制等具有性能良好、方便实现等优点,目前仍是逆变器控制策略中最广泛使用的方法。但是,将传统的线性控制策略应用于离散域数字控制系统时,由于设计过程存在的近似、简化,所得控制器参数往往不能直接满足性能指标,还需要反复的调整。因此,对传统线性控制策略进行优化和组合,并且研究规范的、准确的控制器参数整定方法是十分有意义的。同时,与传统的电力系统类似,由逆变电源组成的供电系统也可能发生各种故障,其中负载侧短路故障是最严重也是最常见的故障之一。三相三桥臂逆变器(包括输出端接Δ-Yn型变压器构成四线制的三相逆变器)因其具有结构简单、成本低等优点被广泛应用,然而由于自身结构的约束,三相三桥臂逆变器的三相电流不能实现独立控制。在不对称短路故障下采用简单的基于电流内环限幅的限流策略时,非故障相会发生电压限幅,从而影响短路电流的控制效果,这将直接影响继电保护装置的可靠动作。因此,研究独立运行的三相三桥臂逆变器的短路限流策略对提高供电可靠性具有重要意义。基于上述介绍,本文针对独立运行的三相逆变器数字控制及短路限流策略展开研究,主要研究内容如下:1)本文建立了逆变器连续域数学模型,包括无变压器数学模型以及输出端接Δ-Yn型变压器的数学模型。考虑到数字控制PWM实现过程的零阶保持环节与一拍计算延时环节可方便的在离散域准确建模,本文进一步推导了逆变器离散域数学模型,该模型将数字控制一拍延时转换为一个增广状态变量,最终得到三阶的逆变器离散域状态空间模型。此外,由于所用到的两个实验平台为三电平拓扑,本文还介绍了一种简化的三电平SVPWM调制技术。2)基于逆变器离散域状态空间模型,针对传统的电压电流双环控制和状态反馈控制都无法对系统进行完全的零极点配置这一缺陷,本文提出了一种可根据期望的超调量、带宽指标对系统所有零极点进行精确配置的双环控制策略。在该双环控制策略中,考虑到电流环没有无静差要求,为了不增加系统阶次电流环采用简单的单比例控制;而为了配置系统所有零极点,电压环采用PI+三阶状态反馈控制,并且电压环控制器参数直接根据系统期望的超调量、带宽指标配置得到。该双环控制策略将两种传统的线性控制方法相结合,并且直接建立了控制系统期望的性能指标与控制器参数之间量化的对应关系。最后通过实验验证了该控制策略的可行性、有效性及准确性。3)基于逆变器三相三桥臂拓扑,鉴于在不对称短路故障下基于电流内环指令限幅的限流方案会出现电压限幅现象,从而导致短路电流不完全可控的问题。本文从理论上分析了发生不对称短路故障时输出电压限幅的机理,介绍了一种现有的解决方案,并详细分析了其存在的缺点。在此基础上,本文提出了一种基于虚拟阻抗的限流策略,该策略的核心思想是通过并联虚拟阻抗来减小等效的负载阻抗从而避免输出电压限幅,该方法不需要判断故障相,从而大大简化了设计和实施过程。此外,本文推导了虚拟阻抗在控制系统中的实现方法,且从避免电压限幅和保证系统稳定性两个方面给出了虚拟阻抗的选取原则。最终通过对比实验验证了该限流策略的有效性。