改進(jìn)的單相全橋逆變器雙環(huán)控制研究

摘 要： 雙環(huán)控制外環(huán)為電壓環(huán)，而內(nèi)環(huán)則分為電感電流內(nèi)環(huán)和電容電流內(nèi)環(huán)。在此對(duì)這倆種方法的不同之處進(jìn)行了理論分析，為了改善該種控制系統(tǒng)在抗負(fù)載擾動(dòng)方面的不足，在雙環(huán)控制的基礎(chǔ)上引入了負(fù)載電流前饋的設(shè)置。通過負(fù)載電流前饋控制的設(shè)置，有效地提高了該種控制抗負(fù)載的擾動(dòng)性能，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和改善了逆變器電壓輸出波形質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 雙環(huán)控制； 電感電流； 電容電流； 負(fù)載前饋

中圖分類號(hào)： TN710?34； TM464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）03?0155?03

Research on improved double?ring control of single?phase full bridge inverter

YANG Qing?jiang1， NIE Li?ping2

（1. College of Electronics and Information Engineering， Heilongjiang University of Science Technology， Harbin 150027， China；

2. College of Electrical and Control Engineering， Heilongjiang University of Science Technology， Harbin 150027， China）

Abstract：The outer?ring of the double?ring control system is voltage ring， and its inner ring is divided into inductance current inner?ring and capacitive current inner?ring. The difference between the two kinds of methods is analyzed theoretically in this paper. On the basis of the double?ring control， a load current feed?forward setup is introduced to improve the performance of the control system effectively in the aspect of resistance to load disturbance. With the load current feed?forward control setup， the stability of the system was enhanced and the quality of inverter output voltage waveform was improved.

Keywords： double?ring； inductor current inner ring； capacitive current inner ring； load feed forward

0 引 言

逆變器是逆變電源系統(tǒng)的核心，對(duì)其輸出的電壓波形質(zhì)量要求較高，特別是當(dāng)負(fù)載是非線性負(fù)載的情況下，要求電壓輸出波形仍為正弦波。逆變器輸出含有諧波成分，它會(huì)影響其輸出電壓的波形質(zhì)量，使其電壓波形發(fā)生畸變。雙環(huán)控制在加快逆變器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、減小輸出電壓諧波和加強(qiáng)對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)能力方面都有較好的效果，但其仍然存在不足之處，其對(duì)負(fù)載的抗擾動(dòng)能力不夠理想，輸出電壓波形存在一定程度上的電壓波形畸變[1?2]。

為進(jìn)一步提高逆變器輸出電壓波形質(zhì)量，本文在原有的雙環(huán)控制基礎(chǔ)上引入了負(fù)載電流前饋設(shè)置，增強(qiáng)了對(duì)負(fù)載的抗擾動(dòng)能力，逆變器電壓輸出波形質(zhì)量得到了良好的改善。

1 單相全橋逆變器模型

單相全橋逆變器主電路如圖1所示。其中：[VDC]是直流母線電壓；[Ui、][Uo]分別為濾波輸入電壓和輸出電壓；[L、][C]分別為濾波電感和電容；[r]為逆變器的等效串聯(lián)電阻。

逆變器雙環(huán)控制的兩種方法在沒有負(fù)載的情況下，電感電流等于電容電流，且控制系統(tǒng)很穩(wěn)定。當(dāng)加入負(fù)載時(shí)，負(fù)載對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)產(chǎn)生了擾動(dòng)，電感電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)和電容電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)控制的逆變器的電壓輸出波形發(fā)生了不同程度的畸變，但是當(dāng)電容電流作為內(nèi)環(huán)控制時(shí)，其電壓波形畸變較小。而引入負(fù)載電流前饋設(shè)置，減小了負(fù)載的擾動(dòng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)特性，使得逆變器電壓輸出波形得到了良好矯正且大大降低了THD。

4 結(jié) 論

逆變器的雙環(huán)控制在加入負(fù)載前饋設(shè)置后，有效地提高了逆變器電壓輸出波形的質(zhì)量。電感電流內(nèi)環(huán)與電容電流內(nèi)環(huán)相比，在抗負(fù)載擾動(dòng)方面性能較差一點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)非線性負(fù)載擾動(dòng)的情況時(shí)二者輸出電壓波形均出現(xiàn)了不同程度的畸變，但前者THD較高。通過引入負(fù)載前饋，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的抗擾動(dòng)的能力，使得逆變器獲得了較好的穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳江輝，謝運(yùn)祥，黃俊敏，等.基于雙環(huán)控制的Buck DC?AC逆變器[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（2）：147?151.

[2] 何俊，彭力，康勇.PWM逆變器雙環(huán)控制技術(shù)研究[J].通信電源技術(shù)，2007，25（3）：1?3.

[3] 楊東東.基于DSP的逆變電源數(shù)字控制技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2009.

[4] 林渭勛.現(xiàn)代電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[5] 黃玉水，雄勇，辛玉剛.A digital on?line UPS based on inverter control with load current feed?forward [J].控制工程，2009，16（7）：14?17.

[6] 李劍林，田聯(lián)房，王孝洪.PWM整流器負(fù)載電流前饋控制策略研究[J].電力電子技術(shù)，2011，45（11）：58?60.

[7] 鐘炎平，張勛，陳耀軍.基于負(fù)載電流前饋的PWM整流器電壓控制研究[J].電氣傳動(dòng)，2009，39（9）：41?44.