逆变器电容和电感电流反馈方式的比较研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com《电气应用》2006年第25卷第9期逆变器电容和电感电流反馈方式的比较研究叶楠何中一孟宪会邢岩(南京航空航天大学航空电源重点实验室210016)摘要研究了以电容电流作为反馈量的逆变器电流滞环控制方法，提出实现电路，并从理论、仿真和实验的角度与传统的电感电流反馈方式作比较。研究表明，采用电容电流反馈控制方式，可以使逆变系统的输出电压波形及负载特性得以有效改善。关键词逆变器控制电流反馈流跟踪控制技术，S／H为时钟信号采用，电压外环1引言为PI调节器，输出滤波器为LC二阶低通滤波器。逆变电源广泛应用于民用和航空航天等领

2、域。为了满足输出电压波形质量好、动态响应快等要求，目前逆变器通常采用双环或多环反馈控制，比较典型的是采用输出滤波电感电流和输出电压反馈构成的电流型控制逆变器_1j。电压外环的调节器一般为PI形式，其输出作为电流内环的给定；电图1电感电流作为反馈量的电流滞环瞬时值控制流内环则设计为电流跟随器形式_2，3J。由于滤波电感电流事实上就是逆变桥输出电压逆变电源中常见的电流跟随控制技术主要有电经过电感积分的结果，所以在瞬时值电流滞环控制流滞环瞬时值控制技术和电流SPWM瞬时值控制技术等【2J。由于电流滞环瞬时值控制技术具有控中，将滤波电感中的电流直接作为反馈信号，电感制

3、电路简单、性能优越等特点，得到了普遍的关注电流就可以作为斜坡函数，使系统产生自持振荡。和广泛的应用_4J。传统的电流滞环瞬时值控制技然后利用迟滞比较器形成一个以基准电流为中心的术大多以电感电流作为反馈变量，这种控制方式有滞环，将反馈电流的变化控制在这个滞环内。电流较强的抗负载短路的能力，带线性负载时输出电压内环具有自然限流功能，可以使逆变器在输出短路波形质量较高，但是整流性负载特性较差。随着计时限制最大输出电流，这也使得逆变器外特性较算机等整流性用电设备的日益增多，对逆变电源带软。一般情况下为了保证输出电压波形，滤波电感整流性负载的能力要求越来越严格。于是提出

4、了以都选择较大，这就导致了系统的动态响应性能变电容电流作为反馈变量的电流滞环瞬时值控制技差。而且当逆变器带整流性负载时，当输出电压大术_5J，这种逆变电源具有较强的带整流性负载的于整流性负载上直流电容电压时，逆变器要提供很能力，各种负载下的输出电压波形质量较高，外特大电流，由于电流环的内在限流作用，电感不能瞬性较硬。时提供大电流，只能从滤波电容上抽取电流来补本文研究了以电容电流为反馈量的逆变器电流偿，这导致输出电压波形削顶，波形畸变。滞环控制方法，提出了实现电路，并从理论、仿真3电容电流反馈控制方式和实验方面与电感电流反馈进行比较研究。采用电容电流反馈方式的电

5、流滞环控制逆变器2电感电流反馈方式可以很好地改善逆变器输出外特性，提高系统带整传统的电流滞环控制逆变器多采用滤波电感电流性负载的能力和动态响应速度。流作为反馈量，其系统框图如图1所示。图中，逆3．1电路结构变器主电路为全桥结构，电流内环采用三态滞环电电容电流反馈方式的电流滞环瞬时值控制技术一，07—维普资讯http://www.cqvip.com《电气应用》2006年第25卷第9期逆变器电容和电感电流反馈方式的比较研究电路结构如图2所示。控制电路采用瞬时电压电流可见，电容电流反馈的滞环控制逆变电源本质反馈双闭环调节方式。外环为电压环，内环为电流上是一个二阶控制

6、系统，其闭环传递函数分母各系环。输出电压瞬时值反馈信号u与基准电压信号数均为正，根据劳斯判据可知，这是一个稳定的系“进行比较，其误差信号经过电压调节器，调节统。器的输出作为电流内环的给定信号，电流内环由图3及系统等效传递函数分析可知，电容电为三态电流滞环跟踪控制，由两个比较器(CMP1流反馈方式将负载扰动包含在反馈环路的前向通道和cMP2)形成电流迟滞比较器，h的大小决定迟内，能够及时对扰动产生抑制。而且滤波电容电流滞比较器的环宽，电流瞬时值反馈信号在环宽相当于输出电压的微分，反映输出电压的变化，并为2h的滞环内跟踪电流基准的变化，其输出的代表输出电压的变化趋

7、势，可以提前对输出电压进电流信号经过时钟信号采样后，通过隔离驱动电路行校正控制，所以采用电容电流反馈的系统具有更控制功率开关器件，输出离散的脉冲调制波，经过好的负载适应能力，尤其是很强的带整流性负载能LC低通滤波器后得到光滑的正弦波。力。负载发生扰动时，由于电感电流不能突变，只能影响电容电流。因此，电容电流反馈可以直接反映出负载电流的瞬时变化。由上面分析可知，对滤波电容电流进行采样反馈，系统具有良好的静态和动态性能。4仿真分析应用PSIM仿真软件分别构建电感电流反馈和电容电流反馈滞环控制逆变器的仿真模型，两个仿真模型中，除了电流瞬时值反馈方式不同之外，其图2电

8、路结构他控制参数完全相同。仿真条件为：