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采用BoostPWMD/D变换器的正弦波逆变器

采用BoostPWMD/D变换器的正弦波逆变器

点击数:7147 次   录入时间:03-04 11:48:07   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
1C2上分别得到电压uaub,用uaub即可得到电压uL的三阶SPWM输出电压。左臂C1上电压ua由S1和S1产生,右臂C2上电压ub由S2和S2产生,左右两臂变换器工作在互补状态。当左臂的占空比为D时,右臂的占空比则为D=1-D

(a)    原理电路

(b)    工作波形图

图5    Boost逆变器的三阶SPWM控制电路

    对于左臂,开关S1和S1互补工作,调制波为u=sinω(kTcp)是正相位,采样点a和b的方程式为

   

   

    占空比        (4)

    对于右臂,开关S2和S2互补工作,调制波为-u=-sinω(kTc+p)是反相位,采样点a′和b′的方程式为

   

   

    占空比    D=    (5)

    则1-D=1-==D

    这说明左右两臂变换器的占空比满足D=1-D,两臂相互之间也工作在互补状态,即左臂变换器按图3(b)中曲线①工作;右臂变换器按图3(b)中曲线②工作;逆变器按图3(b)中曲线③工作。占空比D的值应由M来确定。当已知USUL的值时,M=UL/US,由图3(b)曲线③查出与M对应的占空比D的值。D的工作区间为(1-D)~D。由图5(b)及文献[1]可知

    ·(6)

    由式(6)和式(3)比较可知,采用三阶SPWM控制法比两阶SPWM控制法,具有更小的谐波含量。

4.1.3    三阶交互式SPWM控制

    Boost逆变器的三阶交互式SPWM控制电路如图6(a)所示,图6(b)为工作波形图。这种控制方式的特点是,逆变器的左臂工作在uL的正半周,右臂工作在uL的负半周,左右臂交互工作,即可使逆变器输出一个完整的电压uL波形。uL的傅里叶级数表示式与式(6)相同。占空比D的确定,及D工作区间(1-D)~D的确定,也与三阶SPWM控制法相同。实际上,三阶交互式SPWM控制法是三阶SPWM控制法的变形。

(a)原理电路

(b)工作波形图

图6    Boost逆变器的三阶交互式SPWM控制电路

 

4.2    滑模控制法

    滑模控制法适合于变结构系统,滑模变结构控制理论产生于上世纪50年代,现在已发展成为一种完备的控制系统设计方法。这种控制法实质上是一种用高频开关控制的状态反馈系统。滑模控制的特点是稳定性好,鲁棒性(Robustness)强,动态性能好,实现容易。

    滑模控制的原理是利用高速切换的开关控制,把受控的非线性系统的状态轨迹,引向一个预先指定的状态平均空间平面(滑模面)上,随后系统的状态轨迹就限定在这个平面上。滑模控制系统的设计有两个方面:一是寻求滑模面函数,使系统在滑模面上的运动逐渐稳定且品质优良;二是设计变结构控制,使系统可以由相空间的任一点在有限的时间内达到滑模面,并在滑模面上形成滑模控制区。

    Boost逆变器的滑模控制系统框图如图7所示,u~是逆变器的输出电压;uL为低通滤波器的输出电压(即负载电压);uL′是负载电压uL的一阶导数;ur为基准正弦电压;ur′为ur的一阶导数;u是控制变量,u为高电平时,代表u~最大,u是为低电平时,代表u~最小;K1KL分别是加权数,即反馈增益;σ为开关控制律。控制电路由开关控制律形成电路和逻辑判断与触发电路两部分组成。

    开关控制律如式(7)所示

    σ=K1(uruL)+K2(uruL)≥0    (7)

图7    Boost逆变器的滑模控制系统框图

    当σ>0时,控制量u为高电平,代表uu最大;当σ<0时,控制量u为低电平,代表uu最小。

    用滑模控制法的Boost逆变器,动态性能好,系统具有降阶性和鲁棒性。滑模控制属于目标控制法,可以预先构造闭环特性,适用于动态性能要求高的Boost逆变器。

4.3    函数控制法

    函数控制法的工作原理是:首先用开关函数表示出主电路电子开关的通断作用,得出其等效电路,并找出包含最重要控制信息的主电路动态方程式,写出开关函数与主电路变量之间的函数关系。然后在控制电路中再加入误差放大环节,并满足约束条件,从而导出开关函数与控制电路变量之间的函数关系,即得到系统的函数控制律。对于Boost逆变器有

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