PWM逆变器PI双环模拟控制技术研究

PWM逆变器PI双环模拟控制技术研究

通馋电碌强举

２００７年５月２５日第２４卷第３期

ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

Ｍａｙ２５．２０（）７，Ｖ０１．２４Ｎｏ．３

文章编号：１００９—３６６４（２００７）０３—０００１—０３

ＰＷＭ逆变器ＰＩ双环模拟控制技术研究

何俊，彭力，康勇

（华中科技大学电气与电子丁程学院，湖北武汉４３００７４）

摘要：文章分析了ＰＷＭ逆变器模拟控制的特点，采用了一种ＰＩ双环（输出电压外环电容电流内环）模拟控制方案。

利用极点配置的方法设计控制系统参数，通过仿真分析了该控制方案的可行性，最后给出了各种务件下的实验波形。实验结果表明该方案设计简单、实用，能很好地达到逆变器输出的各项性能指标要求。

关键词：ＰＷＭ逆变器；双环控制；模拟控制；极点配置中圈分类号：ＴＮ７１２

文献标识码：Ａ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ＰＩＤｕａｌ—ＬｏｏｐＡｎａｌｏｇＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＰＷＭＩｎｖｅｒｔｅｒｓ

ＨＥＪｕｎ，ＰＥＮＧＩ．ｉ。ＫＡＮＧＹｏｎｇ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，

ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆａｎａｌｏｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆＰＷＭｉｎｖｅｒｔｅｒｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｌｏｏｐｉｓａｐｐｌｉｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

ａｒｅ

ａｎ

ａｎａｌｏｇｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｏｆＰＩｄｕａｌ—

ｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｐｏｌｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｄｅｍ—

ｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｖｅｆｏｌＴｌｌＳｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔ

ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅ

ｗａｓｅａｓｙ

ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄａｃｈｉｅｖｅｇｏｏｄｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ．ＰＷＭｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｄｕａｌ—ｌｏｏｐｃｏｎｔｒ０１）ａｎａｌｏｇｃｏｎｔｒ０１；ｐｏｌｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ

０引言

１

逆变器及控制系统模型

本文采用单相全桥逆变器为控制对象，其主电路

早期的ＰＷＭ逆变器电压电流双环控制大多采用输出电压有效值外环维持输出电压恒定，这种控制方式只能保证输出电压的有效值恒定，不能保证输出电压的波形质量，特别是在非线性负载条件下输出电压谐波含量大，波形畸变严重；另外电压有效值外环控制的动态响应过程缓慢，在突加、突减负载时输出波形波动大，恢复时间较长。

瞬时控制方案可以在运行过程中实时地调控输出电压波形，使得供电质量大大提高。文献研究表明电压外环电流内环的双环控制方案是高性能逆变电源的发展方向之一［１川，双环控制方案的电流内环扩大逆变器控制系统的带宽，使得逆变器动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。双环控制方案分为电感电流内环电压外环和电容电流内环电压外环两种，由于电感电流内环对负载扰动的抑制作用较差，尤其是在非线性负载时输出波形很不理想，所以本文采用电容电流内环控方案。基于极点配置的双环模拟控制设计过程简单，稳态精度高，动态响应快，能够满足高性能指标

要求。

原理图如图１所示。

图１中Ｅ为直流母线电压，“，为逆变桥输出电压，枷为逆变器输出电压，ｉｌ为滤波电感电流，ｉ，为滤波电容电流。ｉ。为负载电流，ｒ为考虑滤波电感Ｌ的等效串联电阻、死区效应、开关管导通压降、线路电阻等逆变器中各种阻尼因素的综合等效电阻。

．、睡王刍＜ｚ

＝＇ｄ王ｊ占≮“拳（

ｚ

对于单相逆变器这样一个双输入、单输出的二阶系统，选择电容电压“（．和电感电流ｉ．作为状态变量，可得状态空问表达式如下：

［；：”］＝Ｊ一≥二；Ｉｊ［ｉ”］＋陛］“．＋［一君］“ｃｔ，

Ｙ＝［１

（２）

收稿日期：２００６—１２—２１

作者简介：何傻（１９８２一），男。湖北鄂州人，硕士研究生，研究

方向为电力电子技术应用。

逆变器的电压电流双环控制分为两类：电感电流内环电压外环控制和电容电流内环电压外环控制。对于

万方数据　

PWM逆变器PI双环模拟控制技术研究

匝钝电潦拭术

２００７年５月２５日第２４卷第３期

ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

Ｍ …… 此处隐藏：4337字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……