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单相全桥逆变控制技术基本目录 1 2 3 1 SPWM控制 2 迟滞控制 3 电压电流双闭环控制 1 4 4 PID 1 SPWM控制 单相全桥逆变拓扑 二次调制逆变技术 3 . 开关频率固定且等于载波频率。 高频滤波器的设计方便。 与磁滞环比较控制方式相比，该控制方式输出电流中含有的谐波较少。 SPWM磁滞环调制采用瞬时值比较方式，虽然开关频率不固定。 缺点使滤波器设计困难。 可以设计可变环宽控制策略来保持开关频率固定，但它具有自动峰值限制能力。 电流跟踪精度高。 动态响应快。 不依赖于负载参数和无条件稳定性。 优点 迟滞控制 3 SPWM 控制 4 区等 效应原理是PWM脉宽调制控制技术的重要理论基础。 冲量相等但形状不同的窄脉冲加上惯性链路后内容基本相同。 脉冲指的是窄脉冲的面积，效果基本一样。 响应波形基本相同。 如果用傅里叶变换分析输出波形，低频段非常接近，高频段只有细微差别。 连接的脉冲宽度为N，但幅度的顶部是一条曲线，大小随正弦脉冲序列变化。 将上述脉冲序列换成数量相同、幅值相等但宽度不等的矩形脉冲，使矩形脉冲的中点与对应的正弦波部分的中点重合，使矩形脉冲的面积脉冲与相应的正弦波部分相等。 这是 PWM 波形。 正弦波的负半周也可以用同样的方法得到。 PWM波形脉冲的宽度按正弦规律变化，类似于正弦波。 高效的PWM波形也叫SPWM SinusoidalPWM波形 6 SPWM控制计算方法 根据逆变电路的正弦波输出频率幅值和半个周期内的脉冲个数，准确计算出PWM波形中每个脉冲的宽度和间隔根据计算结果控制逆变电路中开关器件的通断，即可得到所需的PWM波形。 这种方法称为计算法。 计算方法非常繁琐。 当输出正弦波的频率幅度或相位发生变化时，结果也会发生变化。 调制方式是以所需要的输出波形作为调制信号，将调制后的信号作为载波，通过对信号波的调制得到所需要的PWM波形。 通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波。 其中等腰三角波在SPWM中应用最多，实现7 SPWM控制 单极性PWM控制方式 调制信号ur为正弦波载波uc，ur的正半周为正三角波，负半周为正三角波ur为负三角波，电流V1的正半周一直导通 8 SPWM控制 双极性PWM控制 模式控制调制信号ur与载波信号uc交点处各开关器件的通断。 在ur的半个周期内，三角波载波有正负PWM波，也有正负之分，在ur的一个周期内输出。 wave中只有两级Ud，各开关器件在ur的正负半周内的控制规律相同。 抽样法 规则抽样法是一种应用广泛的工程实用方法，其效果接近自然抽样法，但计算量远小于自然抽样法。 该方法表明，三角波的两个正波峰之间的间隔为一个采样周期Tc，使得每个脉冲的中点与三角波的相应中点即负波峰点对称。 在三角波的负峰值时间tD，对正弦信号波进行采样，得到D点。通过D点，使一条水平直线与三角波分别相交于A点和B点。 控制功率开关器件在A点的时间tA和B点的时间tB的通断。可以看出，这种规则采样方法得到的脉冲宽度和自然采样方法得到的脉冲宽度非常接近 10。SPWM 控制和的确定是正弦调制。 信号波在公式中 a 称为调制度 0 a 1 r 是正弦信号波的角频率。 从图中可以得到如下关系，因此可以得到磁滞控制磁滞控制有单极磁滞控制和双极磁滞控制。 可变环宽磁滞控制等三种磁滞控制也分为电流型和电压型。 电流滞后跟踪控制采用最新的滞后跟踪控制原理。 将电流参考信号i与电感电流i进行比较，得到电流误差信号ii，电流误差信号通过迟滞比较器产生开关管的控制信号，控制变换器输出电流的变化趋势，使纹波始终在设定的正负环宽内，以达到准确跟踪参考电流的目标迟滞环路控制：当电感电流i大于电流参考信号i且大于环路宽度H时，S2和S3为此时开启。 逆变桥臂之间的输出电压为Ud。 滤波电感承受负电压。 当电感电流 i 小于电流参考信号时，电感电流下降。 当i小于环宽H时，此时S1和S4导通。 逆变桥臂之间的输出电压为Ud。 滤波电感承受正电压。 电感电流上升。 当电感电流i小于电流参考信号i且小于环宽H时，此时S4导通，逆变桥臂间输出电压为Ud，滤波电感承受正电压. 电感电流上升。 当电感电流i大于电流参考信号i且大于环宽H时，此时S2导通，逆变桥臂间输出电压为0单相全桥逆变器，滤波电感承受负电压。 电感电流下降。 当处于电网电压的负半周时，可以进行类似的分析。 逆变桥臂间的输出电压为 Ud 和 0 双极迟滞控制 迟滞控制 根据一个周期内电流增减值近似相等的原理，可以推导出逆变开关管的瞬时频率为优势和传统滞后控制的缺点。 迟滞电流控制的优点是控制简单，系统响应速度快，可以实时跟踪参考电流的变化，对负载和电路参数的变化不敏感。 滞环宽度 H 是固定的。 当输出电压Ug发生变化时，逆变电源的开关频率f也随之变化。 不固定的开关频率增加了逆变输出滤波电路的设计难度。 环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大。 环宽太窄时，跟踪误差小，但开关频率太高。 开关损耗增加L 跟踪慢L时i的变化率小，开关频率过高时i的变化率大。 磁滞环控制的缺点是增加了参考电流信号的过零比较器。 与这种控制方式相比，仅需2个开关即可实现高频工作。 开关损耗显着降低，提高了逆变器的效率。 此外，谐波含量也有所降低。 开关频率使f F。迟滞控制的环​​路宽度由两部分组成：固定的直流分量和两倍于网侧电压频率波动的余弦分量。 Kt1和Kt2之和可以由电路本身的参数决定。 这些参数包括直流侧电源电压Ud 滤波电感L 和设定的开关频率F 可变环宽磁滞控制 双闭环控制 17 对逆变器的输出进行高频滤波可以得到理想的正弦波。 为什么需要闭环控制？ 开关器件不理想死区 时间负载扰动 非线性负载直流电压波动 为什么要闭环控制 17 双闭环控制 18 多环控制 单环控制 瞬时值反馈控制 RMS 恒定反馈控制 逆变器控制方式发展趋势Digital Control Analog Control Nonlinear Control Intelligence Control linear control 18 Double closed-loop control 电压和电流双闭环控制是电压外环和电流内环的设计闭环控制电压环是跟踪和稳定输出电压，其设计多采用PI调节方式电流环 逆变器的作用是加快逆变器的动态响应，加强负载适应性，具有限制输出电流的能力提高了系统的可靠性。 逆变器的双闭环控制根据内环电流反馈的采样对象不同可分为两种类型。 当滤波电容电流作为内环反馈值时，电容电流成为被控对象。 电容电流的微分作用会使电容输出电压提前修正。 这种双闭环控制的优点是适用于线性和非线性两种线性负载都有很好的动态抑制效果。 在这种双闭环控制中，限流环节只能限制电容电流的大小。 负载电流和电感电流不受其限制，所以这种控制的缺点是不能用于电路。 当电感电流内环电压外环以电感电流作为内环反馈值时，可以通过限制滤波电感电流实现逆变器的过流保护，但这种双闭环控制抑制能力负载扰动不如电容 以电流为反馈量的双闭环控制。 22、应用状态空间平均法处理逆变器的前提条件是逆变器的输出频率远低于其开关频率，即电路中变量的平均值可以在一次开关内使用循环。 22 双闭环控制 23 逆变电源对其输出电压uo 的负载电流io 为扰动量 单相全桥逆变器建模 23 双闭环控制 反馈信号Uo 减去电压参考信号Uref 得到获得电压误差 电压误差通过稳压器Gv s 得到电流环参考信号iL 电流环的误差是电感电流iL 的瞬时值减去iL单相全桥逆变器，然后得到需要的控制信号控制逆变开关是通过电流调节器Gis获得的。 内环与外环输出电压双闭环控制的系统框图。 双闭环控制 当逆变调制波频率和输出滤波器截止频率远低于载波频率且调制波幅值小于载波幅值时，逆变桥及后续PWM环节可简化为比例放大器，放大倍数为n Ud Um 逆变双闭环控制采用电压外环 PI控制电流内环只有一个P控制电感电流内环输出电压外环双闭环控制系统块图双闭环控制逆变器 双闭环控制采用电压外环PI 控制电流内环仅由一个P控制，可以得到逆变器的输出传递函数为Gs，反映了输出的跟踪性能变换器系统对其给定参考电压的影响，以及反映变换器系统负载电流对其输出的Z s 逆变电源系统的扰动特性可以等效为逆变电源系统的输出阻抗。 基于PI控制的双闭环控制双闭环控制系统框图 基于电流滞环控制的双闭环控制双闭环控制系统框图 PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID PID