基于交流調(diào)節(jié)器的400 Hz單相逆變器設(shè)計(jì)
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由圖3得逆變器的輸出傳遞函數(shù)為：
逆變器系統(tǒng)中，根據(jù)輸出功率、電壓幅值和頻率選定開關(guān)管器件和濾波器后，數(shù)學(xué)模型中等效參數(shù)KPWM，R，L，C，fo可認(rèn)為是定值，基于實(shí)驗(yàn)參數(shù)的等效取值Gi(s)=10，KPWM=40，R=0．2 Ω，L=0．7 mH，C=15 μF，fo=400 Hz。由于Gi可與KPWM等效為一個(gè)比例環(huán)節(jié)。因此，Gv應(yīng)用于逆變器系統(tǒng)需確定ωc，kp和ki這3個(gè)參數(shù)。
(1)ωc的參數(shù)選取實(shí)際工程中，通?！?omega;≤3π。為減小增益的波動(dòng)，m應(yīng)盡可能接近于1，設(shè)0．9≤m1，由
得ωc≥8．1π rad／s，實(shí)驗(yàn)取wc=10π rad／s。(2)kp和ki的參數(shù)選取 由式(17)得雙環(huán)逆變器系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程：
在穩(wěn)定域內(nèi)，當(dāng)kp的取值較小時(shí)，ki的取值范圍較大；當(dāng)kp的取值較大時(shí)，ki的取值范圍較小。為運(yùn)用DSP實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器的數(shù)字化，采用雙線性變換對(duì)調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)進(jìn)行離散化：
實(shí)驗(yàn)中采樣頻率為8 kHz，T=0．125 ms，將調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)參數(shù)和采樣周期代入式(22)的系數(shù)，通過y(n)=[114．8e(n-2)-234e(n-1)+130e(n)-4．08y(n-2)+7．8y(n-1)]／4．11可在DSP中進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化調(diào)節(jié)器。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
在理論分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)115 V／400 Hz，1．5 kW單相逆變器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用TMS320LF2407A型DSP芯片進(jìn)行瞬時(shí)值控制并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的交流調(diào)節(jié)器，并采用外環(huán)為電壓環(huán)、內(nèi)環(huán)為電流環(huán)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)，LC濾波電感L=0．7mH，電容C=15μF。實(shí)驗(yàn)波形如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175877.htm
由圖4a，b和圖4d可見，所設(shè)計(jì)的逆變器具有良好的輸出特性和帶載能力；通過圖4c與圖4d的逆變器帶非線性負(fù)載的性能對(duì)比，驗(yàn)證了交流調(diào)節(jié)器具有消除穩(wěn)態(tài)誤差和快速的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力。
5 結(jié)論
針對(duì)PI調(diào)節(jié)器應(yīng)用于交流系統(tǒng)無(wú)法消除靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速度慢的問題，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(yīng)用于逆變器的控制系統(tǒng)，提出了一種新型靜態(tài)交流調(diào)節(jié)器，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用中存在的頻帶過窄問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。再將其應(yīng)用于逆變器控制系統(tǒng)，詳細(xì)分析了交流調(diào)節(jié)器的參數(shù)選取問題。通過將其應(yīng)用于400Hz單相逆變器控制系統(tǒng)，證明了靜態(tài)交流調(diào)節(jié)具有消除靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速度快的優(yōu)良特性。
評(píng)論