基于逆變電源設計的兩種雙環(huán)瞬時(shí)反饋控制方式

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圖2電流型準PWM靜態(tài)性能的比較

以某逆變器為例，分析和比較上述兩種控制方式下的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。電路參數：E=180VDC，L=1mH,C=20μF；調制頻率為f；輸出：U0=115VAC、fo=400Hz；額定負載：1kVA電流和電壓反饋系數分別為0.4167和0.25；電壓調節器為PI型：放大倍數 Ap=13?5，時(shí)間常數τ1=0.27ms；

表1為不同負載和不同調制頻率下U0與基準電壓Ur的靜態(tài)誤差和U0的THD。

表1不同控制方式下的穩態(tài)性能的比較

圖3起動(dòng)及突加突降負載動(dòng)態(tài)響應過(guò)程

(a)三態(tài)DPM電流滯環(huán)跟蹤控制方式

(b)電流型準PWM控制方式

靜差定義為：，式中U01是U0基波份量有效值，Uon為輸出電壓額定值。

分析表1及仿真波形(略)，發(fā)現：

(1)調制頻率f較低時(shí)，電流型準PWM波形失真較嚴重，但其THD隨f升高而迅速減小。

(2)功率開(kāi)關(guān)管在電流型PWM方式時(shí)的平均開(kāi)關(guān)頻率高于滯環(huán)方式，這意味著(zhù)前者的開(kāi)關(guān)損耗較大。

(3)電流型PWM方式下，諧波分量集中在調制頻率及其整倍數附近，而電流滯環(huán)跟蹤控制方式下UAB的諧波比較平均地分布在較寬的范圍內，調制頻率較低時(shí)容易產(chǎn)生較大的噪音。

(4)輸出電壓靜差基本上不受電流跟蹤方式、調制頻率的影響，而主要取決于電壓調節器參數，也受主電路參數影響。

動(dòng)態(tài)性能的比較

由于開(kāi)關(guān)點(diǎn)的離散性，DPM電流跟蹤控制方式在控制電路中引入了一個(gè)時(shí)間常數為1/f的等效純滯后環(huán)節，對閉環(huán)系統的穩定性和動(dòng)態(tài)性能有不利影響。圖3為起動(dòng)及負載變化時(shí)兩種控制方式下的電感電流iL和輸出電壓U0仿真波形?？梢?jiàn)，PWM方式下的動(dòng)態(tài)性能較好，特別是調制頻率較低時(shí)，差別更明顯。但隨著(zhù)調制頻率的提高，滯后時(shí)間常數減小，滯環(huán)方式的動(dòng)態(tài)性能明顯改善，接近于PWM方式。

改變PI電壓調節器參數(減小放大倍數或增大積分時(shí)間常數)可以改善動(dòng)態(tài)響應的穩定性、減小動(dòng)態(tài)壓降，但又將增大靜態(tài)誤差，即重載時(shí)的電壓降落，延長(cháng)調節時(shí)間。換言之，在達到同樣動(dòng)態(tài)性能的前提下，電流型PWM控制方式允許較大的放大倍數或較小的積分時(shí)間常數，從而獲得更好的靜態(tài)性能。

結語(yǔ)

三態(tài)DPM電流滯環(huán)跟蹤控制方式實(shí)現簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)損耗較低、失真較小。電流型準PWM控制方式可以獲得較好的動(dòng)態(tài)性能，特別是系統穩定性及較小的輸出電壓降落，電路實(shí)現比較復雜，它適于調制頻率較低或逆變器輸出濾波電感L、電容C較小的情況。而調制頻率較高時(shí)，三態(tài)DPM電流滯環(huán)跟蹤不失為一種簡(jiǎn)單而性能優(yōu)良的控制方式。