逆變器的兩種電流型控制方式

摘要：研究分析了逆變器的兩種雙環(huán)瞬時(shí)反饋控制方式——電流型準(zhǔn)PWM控制方式和三態(tài)DPM電流滯環(huán)跟蹤控制方式，介紹其工作原理，分析比較其動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，并給出具體實(shí)現(xiàn)電路及系統(tǒng)仿真結(jié)果。

關(guān)鍵詞：PWM逆變器功率變換器控制

On Two Types of Current Programmed Control Topologies for Inverters

Abstract:This paper presents a comparative study on two types of current programmed instant control modes for inverters,

PWM and hysteresis type.Principle, static and dynamic performance are discussed. Realization circuits and

simulation results are presented.

Keywords:PWM, Inverter, Power converter, Control

中圖法分類號(hào)：TN86文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：02192713(2000)12－642－03

　　電流型雙環(huán)控制技術(shù)在DC/DC變換器中廣泛應(yīng)用，較單電壓環(huán)控制可以獲得更優(yōu)良的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能[3]。其基本思路是以外環(huán)電壓調(diào)節(jié)器的輸出作為內(nèi)環(huán)電流給定，檢測電感(或開關(guān))電流與之比較，再由比較器的輸出控制功率開關(guān)，使電感和功率開關(guān)的峰值電流直接跟隨電壓調(diào)節(jié)器的輸出而變化。如此構(gòu)成的電流、電壓雙閉環(huán)變換器系統(tǒng)瞬態(tài)性能好、穩(wěn)態(tài)精度高，特別是具有內(nèi)在的對(duì)功率開關(guān)電流的限流能力。逆變器(DC/AC變換器)由于交流輸出，其控制較DC/DC變換器復(fù)雜得多，早期采用開關(guān)點(diǎn)預(yù)置的開環(huán)控制方式[1]，近年來瞬時(shí)反饋控制方式被廣泛研究，多種各具特色的實(shí)現(xiàn)方案被提出，其中三態(tài)DPM(離散脈沖調(diào)制)電流滯環(huán)跟蹤控制方式性能優(yōu)良，易于實(shí)現(xiàn)。本文將電流型PWM控制方式成功用于逆變器控制，介紹其工作原理，與電流滯環(huán)跟蹤控制方式比較動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，并給出仿真結(jié)果。

1三態(tài)DPM電流滯環(huán)跟蹤控制方式

電流滯環(huán)跟蹤控制方式有多種實(shí)現(xiàn)形式[1，2，4，5]，其中三態(tài)DPM電流滯環(huán)跟蹤控制性能較好且易于實(shí)現(xiàn)[1]。參照?qǐng)D1，它的基本工作原理是：檢測濾波電感電流iL，產(chǎn)生電流反饋信號(hào)if。if與給定電流ig相比較，根據(jù)兩個(gè)電流瞬時(shí)值之差來決定單相逆變橋的4個(gè)開關(guān)在下一個(gè)開關(guān)周期中的導(dǎo)通情況：ig－if>h時(shí)（h見圖1，為電流滯環(huán)寬度，可按參考文獻(xiàn)[1]P64式52選?。㏒1、S4導(dǎo)通，UAB=＋E，＋1狀態(tài)；ig－if－h(huán)時(shí)S2、S3導(dǎo)通，UAB=－E，－1狀態(tài)；|ig－if|h時(shí)S1、S3或S2、S4導(dǎo)通，UAB=0，0狀態(tài)。兩個(gè)D觸發(fā)器使S1～S4的開關(guān)狀態(tài)變化只能發(fā)生在周期性脈沖信號(hào)CLK(頻率2f)的上升沿，也就是說開關(guān)點(diǎn)在時(shí)間軸上是離散的，且最高開關(guān)頻率為f。

　　仿真和實(shí)驗(yàn)表明，iL正半周，逆變器基本上在＋1和0狀態(tài)間切換，而iL負(fù)半周，逆變器基本上在－1和0狀態(tài)間切換，只有U0過零點(diǎn)附近才有少量的＋1和－1之間的狀態(tài)跳變，從而使輸出脈動(dòng)減小。

2電流型準(zhǔn)PWM控制方式

圖1三態(tài)DPM電流滯環(huán)跟蹤控制方式

綜合常規(guī)PWM單、雙極性工作方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并借鑒滯環(huán)控制技術(shù)，得到改進(jìn)的電流環(huán)控制電路如圖2。S3、S4基本上以低頻互補(bǔ)，S1、S2以高頻互補(bǔ)方式工作。其基本工作原理：

　　(1)ig正半周，即ig>0時(shí)

　　比較器CMP1輸出高電平，S3一直關(guān)斷。

　　時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿將觸發(fā)器RS1置1，S1、S4導(dǎo)通，S2關(guān)斷，UAB為＋E，iL按式(1)上升

M1=diL/dt=(E－U0)/L(1)

當(dāng)iL升至if>ig時(shí)RS1翻轉(zhuǎn)，S1關(guān)斷、S2導(dǎo)通，UAB為0，iL按式(2)變化

M2=diL/dt=－U0/L(2)

若U0>0，則iL下降，至開關(guān)周期結(jié)束；而若U00，則iL繼續(xù)上升，此時(shí)可能出現(xiàn)三種情況：

　?、賗f上升率小于ig，則if相對(duì)于ig下降至開關(guān)周期結(jié)束；

　　②if上升率略大于ig，開關(guān)周期結(jié)束時(shí)if大于ig而小于ig＋h，則下一個(gè)開關(guān)周期仍保持該狀態(tài)(UAB為0）；