基于极点配置的400﹢Hz逆变电源系统设计

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1、2010年5月25日第27卷第3期匝携电．碌技术TelecomPowerTechnologyMay25，2010，Vok27No．3文章编号：1009—3664(2010)03—0022—03基于极点配置的400Hz逆变电源系统设计j豫计应用j耋崔艳歌，赵军红，张新兴(第二炮兵工程学院。陕西西安710025)摘要：针对单相400Hz逆变电源系统的控制特点，引入输出电压瞬时值外环和电感电流内环的双环反馈控制，采用极点配置与PI控制相结合的方法对系统进行了设计，并根据状态空间理论建立了系统数学模型。仿真结果表明，该方案动态响应快、稳态精度高、THD小、带负载能力强。关键

2、词：极点配置；逆变；双环控制中图分类号：TM464文献标识码：ADesignofthe400HzInverterBasedonPoleConfigurationCUIYan-ge，ZHAOJun-hong，ZHANGXin-xing(EngineeringCollegeofMissileForcePLA，Xi’an710025，China)Abstract：Thispaperpresentsthedesignofasingle-phase400Hzinverterfortheeharacteristicof400Hzinverter，themethodofinver

3、terinstantaneousvoltageandcurrentPIcontrollerisadopted．Ahybridpoleeonfiguration-PIcontrolschemefor400Hzinvertersispresented．Amathematicalmodelbasedonthestate-spaceaveragingandlinearizationtech—niqueisestablished．Simulationresultsindicatethattheproposedcontrolschemecanachievegooddynamic

4、performanceaswellassteady-stateperformance．TheTHDissmall．andtheoutputvoltageissteadyflSloadchanges．Keywords．poleconfigurationtvoltage-sourceinverter；dual—loopcontrol0引言当前400Hz电源广泛应用于要求电源体积小、重量轻的场合，例如飞机、船舶、通信等领域。较之工频逆变电源系统，400Hz电源系统的控制难度更大、可靠性要求更高。传统的逆变电源，由于系统阻尼太弱，导致系统的动态特性和稳态特性不是很理想，大量

5、文献对这个问题做了深入研究，多种控制方法也不断被提出来。极点配置方法以其算法简单、设计系统性能优良的特点较好地解决了这个问题，并得到广泛应用。文献[2]提出了一种基于重复控制和带积分状态反馈控制的逆变电源控制策略，并以极点配置方法进行系统设计；文献[4]针对已有逆变式切割电源的缺点，利用基于极点配置的双闭环控制，分析设计了移相全桥零电压开关变换器；文献[5]、[6]关于400Hz逆变电源的控制特点进行了系统的说明。本文采用极点配置与PI控制相结合的方法，设计了一款10kVA，200V／400Hz的逆变电源系统。1系统建模由于功率开关管的存在，显然逆变电源系统不是线性

6、系统，但针对一般的逆变电源，开关频率要远大于基波频率，而且在进行系统分析时假设功率开关器件收稿日期：2010-01—22作者简介：崔艳歌(1986-)，男，河南洛阳人，硕士研究生，研究方向为电力电子技术应用。·22·的开关过程是理想的，因此可将逆变电源以线性系统的形式来分析。该部分将以状态空间理论为基础对400Hz逆变电源系统进行建模分析。图1单相全桥逆变电源主电路图1所示为电压型单相全桥逆变电源主电路图。图中VT，～VT。是4个IGBT(反并联二极管)，C为滤波电容。L为滤波电感，r为综合串联电阻、死区效应、开关导通压降等因素的综合等效电阻，U，为逆变桥输出电压，

7、U。为逆变电源输出电压(电容电压)，i。是负载电流，i，是电感电流。系统设计过程中，把电感电流i．，电容电压“。作为状态变量，并把负载电流i。作为扰动输入来处理。由状态空间理论可得其状态方程：．厂0—1]ro]广】][}]一f一圭一C亡l[≥]+Bj撕+r了j如(1)由自动控制原理可知，系统在空载时的阻尼最弱、性能也不很理想，故往往以空载的条件对逆变电源系统进行设计。如此可将式(1)所示的状态方程简化为如下通毪电潦技术崔艳歌等：基于极点配置的400Hz逆变电源TelecomPowerTechnology垫!Q生i旦垄旦笙兰Z鲞箜兰塑墨丝堡生些兰!!：垫!!!：∑