双环反馈控制的SPWM逆变电源中电流环的设计（精）

双环反馈控制的 SPWM 逆变电源中电流环的设计 陈元娣,朱忠尼,林 洁

(空军雷达学院电子对抗系, 武汉 430019

摘 要:针对目前电流环的设计方法不明确的问题, 通过建立 DC/AC系统的动态模型并对该模型进行理

论上的推导和分析得出了电流环的设计方法. 该方法在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环尽量采取 PI 调节器, 将使系统的稳定性更好, 参数调整比较方便, 能满足一定的带宽和动态特性. 通过仿真实验验证了理 论推导的正确性.

关键词:逆变器 ; 双环反馈 ; 电流环 中图分类号:TM464 文献标识码:A

近年来, SPWM 正弦波逆变器的反馈控制技术 发生 2个较大变化, ①单环 控制变为多环控制, ② 有效值恒定反馈变为 “瞬时” 值反馈, 目的是为了 提高系统的动态响应速度和改善并控制在任意负 载, 特别是非线性负载下的输出波形

. 对于双环

系统, 一般采取电压外环, 电 流内环的设计. 电压 环的作用是跟踪和稳 定输出电压,它的设计大多 采取 PI 调节器模式. 电流环的作用是使逆变器的 动态响应加快, 负载适应能力加强, 并具有输出电 流限制能力, 可提高系统的可靠性, 因此, 电流环 的设计是双环反馈控 制的关键技术之一.对于电 流环的设计, 常见有 P 和 PI 2种设计方法 , 在实 际应用中到底选哪种 方法合适,目前还没有成熟 的结论. 本文通过建立 DC/AC系统的动态模型, 对 该模型进行理论上的 简化和特性分析.理论分析 表

明:在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环 尽量采取 PI 调节器; 当系统参数基本明确或系统 的惯性较小 (如大功率逆变器 情况下, 可以考虑 采取 P 调节器, 可以降低系统的调节难度, 提高系 统的响应速度.通过对实际系统的仿真验证了本 文结论的正确性.

1系统动态模型的简化设计原则

图 1是 SPWM 正弦波逆变器的功率电路原理

框图. 图 2是其等效模型, 图中 T 1=L /r 为滤波器 电感的时间常数, r 为滤波电感直流电阻, T

为电压检测电路

的延迟时间常数, LT 为电流环, SPWM 控制器加逆 变器的等效模型为 G 1= K PWM U

ab s Ls +r s

s

I

o =I

c U

C =I

C

s s Z (2

将负载电流 I

o 看作输出扰动,

, 女 , 硕 士, 主 要从 事电 力 电子 技术 研究 . 文章编号:CN42-1564(2006 03-0198-03

U 图 1SPWM 正弦波逆变器的功率电路原理框图

u g i * g I o

第 卷 20第 3期 2006年 月 9空 军 雷 达 学 院 学 报

Journal of Air Force Radar Academy Vol.20No.3Sep. 2006 第 3期

陈元娣, 等:双环反馈控制的 SPWM 逆变电源中电流环的设计 199

图, 如图 3所示.

根据实际情况,逆变桥及滤波电路系统模型 有 2种进一步简化的方式.

(1 T 1>>1 , s T 1s K 1

T (3

式中 K 1=K PWM K

i =T i +T

T i , T <<1, T 1不远远大于 1时, 则 G o = K 1 1+ T

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