比比看，DPM/PWM兩種逆變電源控制方式誰(shuí)更優(yōu)？

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。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(cè)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，近年來(lái)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。

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，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)。參照?qǐng)D1，它的基本工作原理是：檢測(cè)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(lái)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(jiàn)圖1，為電流滯環(huán)寬度，可按參考文獻(xiàn)[1]P64式5?2選取)S1、S4導(dǎo)通，UAB=+E，+1狀態(tài);ig-if-h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(shuō)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(guò)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。

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：

①if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);

③若if升至ig+h，則CMP3翻轉(zhuǎn)為1、將RS3清零，S4關(guān)斷，負(fù)載通過(guò)D2、D3續(xù)流，UAB為-E，iL按式(3)下降至開關(guān)周期結(jié)束。if的峰值不大于ig+h

M2=diL/dt=-(E+U0)/L (3)

(2)ig負(fù)半周，即ig比較器CMP1輸出低電平，S4一直關(guān)斷。

時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿將觸發(fā)器RS2清0，S2、S3導(dǎo)通，S1關(guān)斷，UAB為-E，iL按式(3)下降。

當(dāng)iL降至if時(shí)RS2翻轉(zhuǎn)，S2關(guān)斷、S1導(dǎo)通，UAB為0，iL按式(2)變化：若U0，則iL上升至開關(guān)周期結(jié)束;而若U0>0，則iL繼續(xù)下降，此時(shí)也可能出現(xiàn)三種情況：

①if下降率小于ig，則if相對(duì)于ig上升至開關(guān)周期結(jié)束;

②if下降率略大于ig，開關(guān)周