基于交流調節器的400 Hz單相逆變器設計

摘要：針對傳統PI調節器對交流控制系統會(huì )產(chǎn)生靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)調節能力弱的問(wèn)題，基于伺服控制系統中的直流調節器轉交流調節器的理論，將一種新型交流調節器引入到逆變電源控制系統的調節器環(huán)節，對實(shí)際工程應用中高增益頻帶過(guò)窄問(wèn)題進(jìn)行了分析，并介紹了改進(jìn)措施和參數選取依據。通過(guò)設計基于該交流調節器的400 Hz單相逆變器的實(shí)驗，驗證了采用該方法得到的交流調節器可消除靜態(tài)誤差并具有快速的動(dòng)態(tài)調節特性。
關(guān)鍵詞：逆變器；交流調節器；零穩態(tài)誤差

1 引言
關(guān)于逆變器控制技術(shù)，傳統逆變器采用電壓有效值外環(huán)控制，只能實(shí)現輸出電壓有效值的恒定控制，不能保證輸出電壓波形質(zhì)量，并且在非線(xiàn)性負載條件下，輸出電壓諧波含量大且波形嚴重失真。同時(shí)，電壓有效值外環(huán)控制的動(dòng)態(tài)響應速度較慢。其原因是傳統PI調節器只能對直流信號做到穩態(tài)時(shí)的零誤差調節。
為實(shí)現供電設備穩態(tài)精度高、動(dòng)態(tài)響應快的優(yōu)良性能，現代逆變電源大多采用瞬時(shí)值反饋控制，解決了系統動(dòng)態(tài)響應較慢的問(wèn)題。但這種控制方法的給定信號和輸出信號都是正弦交流信號，若直接使用傳統PI調節器依然存在穩態(tài)誤差。因此需要尋找一種靜態(tài)交流調節器，它能直接作用于交流信號，并能獲得零相位和幅值的誤差?；谏鲜龇治?，將伺服系統中直流調節器轉交流調節器的理論應用于逆變器的控制系統，提出一種新型靜態(tài)交流調節器，并將其應用于400 Hz單相逆變器的控制，通過(guò)實(shí)驗驗證了該調節器動(dòng)態(tài)響應快且可以消除交流控制系統中的靜態(tài)誤差。

2 交流調節器設計
2．1 交流調節器原理
交流控制系統是將系統的工作頻點(diǎn)從零頻率點(diǎn)移到某一頻率點(diǎn)ω=ωo的控制系統。對于交流控制系統調節器的要求：調節器僅對交流誤差信號的調制信號進(jìn)行調節，而不影響其載波信號相位。即若調節器不影響載波信號的初相位，將達到僅調節交流載波信號的幅值而不改變其初相位的控制效果，那么此調節器可作為交流調節器使用。

由式(6)可見(jiàn)，若獲得了針對ejωit的直流控制系統調節器HDC(jωi)，則可得相應的交流調節器HAC(jωi)。因此，交流控制系統調節器的設計方法為：設計直流控制器HDC(jωi)，通過(guò)式(6)獲得相應的交流控制器HAC(jωi)，用于交流控制系統的設計。然而，在復頻域中由式(6)求解HAC(jωi)比較困難，為方便獲得HAC(jwi)有以下定理。