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逆变器的两种电流型控制方式 摘要:研究分析了逆变器的两种双环瞬时反馈控制方式一一电流型准PWM 控制方式和 三态DPM 电流滞环跟踪控制方式，介绍其工作原理，分析比较其动态和静态性能，并给出 具体实现电路及系统仿真结果。口 D 电流型双环控制技术在DC/DC 变换器中广泛应用，较单电压环控制可以获得更优 良的动态和静态性能［3］。其基本思路是以外环电压调节器的输出作为内环电流给定，检测 电感（或开关）电流与之比较，再由比较器的输出控制功率开关，使电感和功率开关的峰值电 流直接跟随电压调节器的输出而变化。如此构成的电流、电压双闭环变换器系统瞬态性能好、 稳态精度高，特别是具有内在的对功率开关电流的限流能力。逆变器（DC/AC 变换器）由于 交流输出，其控制较DC/DC 变换器复杂得多，早期采用开关点预置的开环控制方式皿，近 年来瞬时反馈控制方式被广泛研究，多种各具特色的实现方案被提出，其中三态DPM（离散 脉冲调制）电流滞环跟踪控制方式性能优良，易于实现。本文将电流型PWM 控制方式成功 用于逆变器控制，介绍其工作原理，与电流滞环跟踪控制方式比较动态和静态性能，并给出 仿真结果。口 1三态DPM 电流滞环跟踪控制方式口 电流滞环跟踪控制方式有多种实现形式［1，2, 4 ,5］，其中三态DPM 电流滞环跟踪控 制性能较好且易于实现皿。参照图1，它的基本工作原理是：检测滤波电感电流iL，产生电 流反馈信号if。if与给定电流ig相比较，根据两个电流瞬时值之差来决定单相逆变桥的4 个开关在下一个开关周期中的导通情况：□□—if叩时（h见图1，为电流滞环宽度，可按参 考文献［皿64 式5口2选取）S1、S4导通，UAB= +E，+1状态；ig —if—h时S2、S3导 通，UAB叩 一E，—1状态；皿—iflh时S1、S3或S2、S4导通，UAB皿 ，0状态。两 个D触发器使S1?S4的开关状态变化只能发生在周期性脉冲信号CL叩 频率2f）的上升沿， 也就是说开关点在时间轴上是离散的，且最高开关频率为f。口 仿真和实验表明，iL正半周，逆变器基本上在+ 1和0状态间切换，而iL负半周， 逆变器基本上在一1和0状态间切换，只有U0过零点附近才有少量的+1和一1之间的状态 跳变，从而使输出脉动减小。口 2电流型准PWM 控制方式口 图1三态皿 电流滞环跟踪控制方式 综合常规PWM单、双极性工作方式的优缺点，并借鉴滞环控制技术，得到改进的电 流环控制电路如图2。S3、S4基本上以低频互补，Si、S2以高频互补方式工作。其基本工 作原理： (i)ig正半周，即ig0时 比较器CMPi输出高电平，S3 一直关断。 时钟信号CLK的上升沿将触发器RSi置1, Si、S4导通，S2关断，UAB为+E, iL按式(1)上升 Mi=diL/dt=(E—Uo)/L(i) 当iL升至ifig时RSi翻转，Si关断、S2导通，UAB为0, iL按式(2)变化 M2=diL/dt=—Uo/L(2) 若U。〉。，则iL下降，至开关周期结束；而若U。。，则iL继续上升，此时可能出现 三种情况： ①if上升率小于ig,则if相对于ig下降至开关周期结束； ②if上升率略大于ig,开关周期结束时if大于ig而小于ig+h,则下一个开关周 期仍保持该状态(UAB为。)； ③若if升至ig+h,则CMP3翻转为1、将RS3清零，S4关断，负载通过D2、D3续 流，UAB为一E, iL按式(3)下降至开关周期结束。if的峰值不大于ig+h M2=diL/dt= —(E+Uo)/L(3) (2)ig负半周，即ig 比较器CMPi输出低电平，S4 一直关断。 时钟信号CLK的上升沿将触发器RS2清。，S2、S3导通，Si关断，UAB为一E, iL按式(3)下降。 当iL降至if时RS2翻转，S2关断、Si导通，UAB为。，iL按式(2)变化：若Uo, 则iL上升至开关周期结束；而若U。〉。，则iL继续下降，此时也可能出现三种情况： ①if下降率小于ig，则if相对于ig上升至开关周期结束； ②if下降率略大于ig，开关周期结束时if小于ig而大于ig—h，则下一个开关周 期仍保持该状态(UAB为。)； ③若if降至ig—h，则CMP4翻转为i, RS3清零，S3关断，负载通过Di、D4 续流，UAB为+E，iL按式(i)上升至开关周期结束。|if|的峰值不大于|ig—h|，即|ig|+h。 可见，这也是一种三态工作方式：iL与U0同相时，逆变器工作在PWM方式， 在i状态和。状态(或一i状态和。状态)间转换；二者反相时，滞环才起作用，它使逆变器 在i,。和一i三种状态间转换。 图2电流型准PWM 口 3静态性能的比较口 以某逆变器为例，分析和比较上述两种控制方式下的动态和静态性