基于交流調(diào)節(jié)器的400 Hz單相逆變器設計

摘要：針對傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器對交流控制系統(tǒng)會產(chǎn)生靜態(tài)誤差和動態(tài)調(diào)節(jié)能力弱的問題，基于伺服控制系統(tǒng)中的直流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)交流調(diào)節(jié)器的理論，將一種新型交流調(diào)節(jié)器引入到逆變電源控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)，對實際工程應用中高增益頻帶過窄問題進行了分析，并介紹了改進措施和參數(shù)選取依據(jù)。通過設計基于該交流調(diào)節(jié)器的400 Hz單相逆變器的實驗，驗證了采用該方法得到的交流調(diào)節(jié)器可消除靜態(tài)誤差并具有快速的動態(tài)調(diào)節(jié)特性。
關鍵詞：逆變器；交流調(diào)節(jié)器；零穩(wěn)態(tài)誤差

1 引言
關于逆變器控制技術，傳統(tǒng)逆變器采用電壓有效值外環(huán)控制，只能實現(xiàn)輸出電壓有效值的恒定控制，不能保證輸出電壓波形質(zhì)量，并且在非線性負載條件下，輸出電壓諧波含量大且波形嚴重失真。同時，電壓有效值外環(huán)控制的動態(tài)響應速度較慢。其原因是傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器只能對直流信號做到穩(wěn)態(tài)時的零誤差調(diào)節(jié)。
為實現(xiàn)供電設備穩(wěn)態(tài)精度高、動態(tài)響應快的優(yōu)良性能，現(xiàn)代逆變電源大多采用瞬時值反饋控制，解決了系統(tǒng)動態(tài)響應較慢的問題。但這種控制方法的給定信號和輸出信號都是正弦交流信號，若直接使用傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器依然存在穩(wěn)態(tài)誤差。因此需要尋找一種靜態(tài)交流調(diào)節(jié)器，它能直接作用于交流信號，并能獲得零相位和幅值的誤差?；谏鲜龇治?，將伺服系統(tǒng)中直流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)交流調(diào)節(jié)器的理論應用于逆變器的控制系統(tǒng)，提出一種新型靜態(tài)交流調(diào)節(jié)器，并將其應用于400 Hz單相逆變器的控制，通過實驗驗證了該調(diào)節(jié)器動態(tài)響應快且可以消除交流控制系統(tǒng)中的靜態(tài)誤差。

2 交流調(diào)節(jié)器設計
2．1 交流調(diào)節(jié)器原理
交流控制系統(tǒng)是將系統(tǒng)的工作頻點從零頻率點移到某一頻率點ω=ωo的控制系統(tǒng)。對于交流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的要求：調(diào)節(jié)器僅對交流誤差信號的調(diào)制信號進行調(diào)節(jié)，而不影響其載波信號相位。即若調(diào)節(jié)器不影響載波信號的初相位，將達到僅調(diào)節(jié)交流載波信號的幅值而不改變其初相位的控制效果，那么此調(diào)節(jié)器可作為交流調(diào)節(jié)器使用。

由式(6)可見，若獲得了針對ejωit的直流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器HDC(jωi)，則可得相應的交流調(diào)節(jié)器HAC(jωi)。因此，交流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設計方法為：設計直流控制器HDC(jωi)，通過式(6)獲得相應的交流控制器HAC(jωi)，用于交流控制系統(tǒng)的設計。然而，在復頻域中由式(6)求解HAC(jωi)比較困難，為方便獲得HAC(jwi)有以下定理。