400Hz三环三相逆变器的设计(2)

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·

6 4·

机

电

工

程

第 2 5卷

的瞬时变化，而使输出电压波形能及时的跟踪基准从正弦波。

一

步增大；因而，需要加入补偿网络来调整其开环特

性，补偿函数的幅频曲线示意图，图 4所示。如

2模型建立 2 1主电路建模 .图 3简化的控制系统方框图 Loo p Gai n

由半桥逆变电路平均值模型及图 1可以得到，滤波电感电流对桥臂间电压基波的传递函数 G s为： ( )G

=

—

—

—

·

() 1

L s (L+ C 2+ rc

+

+1

图 4电压环补偿函数幅频曲线图

输出电压对电感电流的传递函数 G ( )为： sG,

补偿后的系统闭环传递函数的 b d o e图，图 5所如示。图 5中可以看出，从空载和满载的闭环幅频增益相() 2

=SJ 乙5十 1

差较大，在 4 0 H基波频率处，且 0 z由于受补偿函数对于整个系统相位裕度的影响，环幅频增益无法取的开

2 2电流环设计 .

根据式 ( ) 1和式 ( )以及图 1另外将电压环和电 2,流环补偿网络转换成传递函数的形式，则该控制系统

很大，而导致输出电压相差较大，从静差问题严重。1 OO 5 0

方框图，图 2示。中， s如所其 G ( )为电流内环补偿网络

要。 _

5 O

传递函数， s G ( )为电压环补偿网络的传递函数。H(

.

10 0 1

1 0

1 0 1× 1 1× 1 1×1 0 0 0 0 1z

(1 a幅频特性曲线

: 墨-: 5-

1 98

图 2外环输出电压瞬时值内环

电感电流双环控制框图

-

20 7 1

1 0

1 1× 1 1× 1 1×10 00 0 0

j Hz 7

由图 2可以得到，加补偿的电流内环开环传递未函数 ( )为： sT i一

f相频特性曲线 b )

图 5补偿后的系统闭环传递函数 =

。,

k· s R￡ Gd )· (

() 3 2 4静差问题的分析 .

在未加补偿前，电流环也是稳定的。工程应用在

中，一般选择单纯的比例环节作为电流环的补偿网络， 另外引入一个高频极点，开关次纹波进行衰减。对 加入控制补偿网络后的电流环开环传递函数 ( )和闭环传递函数 G山 ( )分别为： s s( )= k· ()· 。 s s G s R G()=

输出电压与基准正弦波幅值和系统闭环函数的关系为： ㈩ 可以看出，通过提高，者提高 I 或 G ()I: s

G T~ ( )· s i s ()_

4) (

可以消除静差。于提高 I 对 G两种方法。2 4 1负载电流正反馈 . .

( ) , s I:笔者提出了

一

山

:

㈣

2 3电压瞬时值环设计 .

具体的实现方式是：样负载电流，电压环产生采与的 i t号相加，为修正后的电流基准信号。负 ()信作载电流正反馈补偿函数，图 6所示。从定性的分析如

将电流内环看成一个整体 G ( )这时总的控 s,制系统框图，图 3所示。如

电压环未加补偿时的控制开环传递函数为：()= G s ( )· s K s G; )· o ( () 6

来看，当加载时，载电流变大，而电流基准信号变负因大，而使与三角比较的调制波变大，而达到增大输从进出电压，补偿静差的效果。从幅频特性角度，图 6中从

由分析可知，系统低频增益过低，高频衰减也须进

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第 6期

张

宁，:0 z环三相逆变器的设计等 4 0H三

可看出引入负载电流正反馈对于系统 4 0 H 0 z处增益的影响。图中两条曲线分别表示了引入负载电流正反

—丽……一蔬

馈后对于原来系统开环传递函数的补偿函数，可见， 当满载时，负载电流正反馈会对原系统在 4 0 H处给予 0

z一

图 8输出电压有效值反馈的控制框图

个很大的增益补偿。但是，由图 6也可以看出，反正

馈的引入在给电压开环传递函数带来低频增益补偿的同时，也降低了系统的稳定性。l 5

图 9电压环简化框图

1 0

要 5O.

在设计平均值外环时，内环闭环作为被控对象。把 外环的参考值是输出电压的参考幅值，馈量是输出反1 0 1 0 1× 1 0 0 1× 1 4 1 1× l 0 1X 0‘ O

5 1

jHz V

电压的幅值信号，两个都是直流量。由于外环仅调这节输出电压的幅值，环的输出只是改变内环参考正外弦波的幅值。从控制的角度看，控对象的输入是被 4 0 H正弦波的幅值，出也是 4 0 H正弦波的幅 0 z输 0 z值，实际上被控对象的传递函数也就是内环闭环传递

(幅频特性曲线 a )2 O.

2

.

2 446

-

.

6 8

1

1 0

1 0 1 0 4 1×1 0 ×1 1X1 o 0jH z V

函数幅频特性上 4 0 H频率对应的增益。所以可以 0 z把图 8中虚线的部分等效成一个比例系数 K 则简化框图，图 9所示，:如且

() b相频特性曲线

图 6负载电流正反馈补偿函数

242 ..

谐振电路

K=l。( ) 。 sl G:。时，外环进行建模。对

() 8

如图 7所示， 4 0H在 0 z处引入谐振，而可使 4 0从 0 H处的闭环函数的增益近似无穷大。但是该方法主要 z是在 d q方法的基础上引进的，需要采用数字控制才能实现，而本研究出于追求系统稳定性，用的是模拟控采

然后再对外环在 4 0 H处的增益进行考虑的同 0 z

3 S b r真 ae仿Sb r真框图，图 1 ae仿如 0所示。在本研究采用的

制，以该方 …… 此处隐藏：683字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……