一種多功能逆變電源的設(shè)計與實現(xiàn)

3 控制設(shè)計

在控制部分采用滯環(huán)完全數(shù)字化控制。滯環(huán)控制響應(yīng)速度快、準確度較高、跟蹤精度高，輸出電壓不含特定頻率的諧波分量等特點，能夠使用DSP實現(xiàn)數(shù)字化控制。對于主電路的主逆變器和從逆變器采用滯環(huán)控制。

圖3 滯環(huán)控制原理

如圖3所示，主開關(guān)的滯環(huán)寬度為h，從開關(guān)管的滯環(huán)寬度為hs，且hs＞h。主逆變器一直工作，開關(guān)管V1和V4；V2和V3交替導(dǎo)通關(guān)斷。從逆變器有三種工作狀態(tài)。在t1~t2時刻，誤差電壓并沒有超過從逆變器的滯環(huán)寬度，只需要主逆變器工作，四個開關(guān)管都關(guān)斷；在t3時刻，誤差電壓△u＞hs,開關(guān)管VS2和VS3導(dǎo)通，開關(guān)管VS1和VS4關(guān)斷；t4時刻誤差電壓－△u＜－h(huán)s開關(guān)管VS1和VS4導(dǎo)通，開關(guān)管VS2和VS3關(guān)斷。

考慮到跟隨突變信號時跟隨困難的情況，在滯環(huán)控制器前引入了微分環(huán)節(jié)，如圖4所示，以改善跟隨效果。

圖4 帶微分環(huán)節(jié)的滯環(huán)控制

引入微分環(huán)節(jié)后，根據(jù)圖1和圖2所示，對主逆變器滯環(huán)控制策略為：

式中：T為微分時間常數(shù)。

上述不等號取等號情況，則實際環(huán)寬h′為：

當(dāng)穩(wěn)態(tài)或者電壓變化率不大時微分環(huán)節(jié)很小，可忽略，h′較大；當(dāng)電壓突變時微分環(huán)節(jié)將很大，不能忽略，h′較小，u迅速跟蹤Uref。加入微分環(huán)節(jié)實際上就是改變滯環(huán)寬度。從逆變器滯環(huán)控制也采用相同原理。

4 仿 真

利用Matlab，根據(jù)所提出主電路和控制設(shè)計建立模型。對圖1的二重級聯(lián)單相全橋逆變器進行仿真，負載為阻感型。

參考信號為正弦波，周期T為0.02s，最大值為50V。輸出電壓波形如圖5所示。

圖5 參考信號為正弦波輸出電壓