兩種典型控制方法在逆變器控制器中的比較

表1 系數(shù)定義

從上面的控制框圖中可以看出，電感電流反饋和電容電流反饋的控制差別只在于電流反饋的路徑不同。控制環(huán)的結(jié)構(gòu)是相同的，這樣在設(shè)計(jì)閉環(huán)參數(shù)時(shí)，可以使用相同的設(shè)計(jì)方法，因此，從反饋參數(shù)的設(shè)計(jì)上講，兩種控制方式的設(shè)計(jì)方法可以完全相同，只是參數(shù)的量值有所變化。

控制器參數(shù)的設(shè)計(jì)要使得系統(tǒng)在低頻區(qū)域有很大的放大倍數(shù)，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；中頻段的斜率不能太大，也不能太小。而且中頻段要有一定的寬度，這樣系統(tǒng)的相位余度較大。系統(tǒng)的穿越頻率越高，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，但是太高會(huì)引入高頻干擾。高頻段的設(shè)計(jì)要求隨著頻率的增加，控制器的幅頻特性迅速減小，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

2 兩種反饋控制方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)前面所述的控制原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)額定輸出功率800VA，輸出電壓115V正弦波，輸出頻率400Hz的逆變器。在這個(gè)逆變器中，分別進(jìn)行了電感電流反饋和電容電流反饋兩種饋兩種方式控制方式的比較，用來(lái)說(shuō)明兩種控制方式的特點(diǎn)。

為了對(duì)比需要，本文所有電感電流反饋實(shí)驗(yàn)中的參數(shù)相同。同樣，所有電容電流反饋實(shí)驗(yàn)中的控制參數(shù)也相同。圖4～圖9是線性負(fù)載時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形，圖10～圖13是整流橋負(fù)載時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形。從圖4～圖7可以看出兩種控制方式下的空載輸出電壓和滿載輸出電壓波形THD基本相同。由于電容電流是輸出電壓的微分，對(duì)輸出電壓的變化有預(yù)測(cè)作用，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度應(yīng)該很快。而電感電流反饋的電流也包含了電容電流，因此，也有較快的響應(yīng)速度。從圖8和圖9可以看出，電容電流反饋和電感電流反饋時(shí)逆變器的切換時(shí)間和超調(diào)基本相同。從圖10～圖13可以看出，對(duì)于整流橋負(fù)載，電容電流反饋控制時(shí)輸出電壓要比電感電流控制時(shí)輸出電壓波形質(zhì)量好很多。圖13中輸出電壓的THD為7％。適當(dāng)改變控制參數(shù)，圖13中的THD可以減小。由于電容電流是輸出電壓的微分，對(duì)負(fù)載電流的突變非常敏感，能在輸出電壓畸變之前作出校正。因此，如上面實(shí)驗(yàn)波形所示，電容電流反饋時(shí)逆變器輸出電壓的波形質(zhì)量比電感電流反饋時(shí)的輸出電壓的波形質(zhì)量好得多。電感電流反饋可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，使用和穩(wěn)態(tài)時(shí)相同的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)限流保護(hù)，效果如圖14所示。和電感電流反饋不同的是，穩(wěn)態(tài)時(shí)電容電流不能反映負(fù)載的大小，因此，電容電流反饋不能直接依靠和穩(wěn)態(tài)時(shí)相同的反饋參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)，如果要實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)，需要采用其他方法[3]。

圖4 電容電流反饋線性負(fù)載空載輸出電壓實(shí)驗(yàn)波形THD=0.8％

圖5 電感電流反饋線性負(fù)載空載輸出電壓實(shí)驗(yàn)波形THD=0.9％

圖6 電容電流反饋線性負(fù)載滿載輸出電壓實(shí)驗(yàn)波形THD=1.2％

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