三态滞环电流控制全桥逆变器建模及控制
三相电压型变流器的建模及双闭环控制系统设计研究
三相电压型变流器的建模及双闭环控制系统设计探究摘要：随着电力系统的进步，对电能质量的要求也越来越高，而三相电压型变流器在电力系统中的应用越来越广泛。
本文主要对三相电压型变流器进行了建模探究，并设计了一种双闭环控制系统，以提高其性能和稳定性。
一、引言随着电力负载的增加和电力系统对质量要求的提高，电力质量问题已成为电力系统探究的重要方向。
而电力质量问题中，电压波动和谐波问题是较为常见的。
三相电压型变流器作为一种电力质量控制装置，在电力系统中有着广泛的应用。
因此，对其建模和控制算法的探究具有重要意义。
二、三相电压型变流器的建模1. 变流器的基本原理三相电压型变流器主要由整流器和逆变器两部分组成。
通过控制整流器和逆变器的开关管，可以实现直流电源到沟通电源的转换。
2. 整流器的建模整流器的主要功能是将三相沟通电源输出的电能转换为直流电能。
接受p-q理论对整流器进行建模，推导出整流器的电流方程。
3. 逆变器的建模逆变器的主要功能是将直流电能转换为沟通电能。
依据逆变器的输出电流和电压之间的干系，推导出逆变器的电流方程。
三、双闭环控制系统设计1. 控制系统的基本结构双闭环控制系统包括外环控制和内环控制两部分。
外环控制是对输出电流进行控制，内环控制是对输出电压进行控制。
2. 外环控制设计接受PID控制器对输出电流进行控制。
依据变流器的电流方程和控制目标，设计PID控制器的参数，并通过仿真验证其性能和稳定性。
3. 内环控制设计接受PI控制器对输出电压进行控制。
依据逆变器的电流方程和控制目标，设计PI控制器的参数，并通过仿真验证其性能和稳定性。
四、仿真结果及分析通过Matlab/Simulink软件进行仿真试验，对三相电压型变流器进行性能测试。
通过对比不同控制方案下的输出电流和电压波形，以及控制参数的变化，分析双闭环控制系统的性能。
五、结论本文针对三相电压型变流器进行了建模探究，并设计了一种双闭环控制系统。
通过仿真试验验证了控制系统的性能和稳定性。
滞环电流控制双Buck逆变器建模及分析
１ 引 言
传 统桥式逆变器存 在桥臂直通问题 ．降低 了 系统的可靠性 。为避免桥臂直通而加入 的死 区补 偿 电路 又会 影 响逆 变 器 的输 出波 形 质 量 ． 同时 其
续 流 时流 经 的功 率 管 的体 二 极 管 反 向恢 复 特 性 很 差。 导致 更 多 损 耗 。而 双 Ｂ ｃ 变 电路 以其 效 率 ｕｋ逆
双 Ｂｃ ｕ ｋ逆变 器建 立 了半周期 滞环 电流 控制 单相逆 变器 的大 信 号模型 ， 通过 分析 。 一 步得 出 了单 相逆 变器 外 进
环 补偿 电路 的设计 准则 ， 其 能很好 地兼 顾系 统 的动 态及 稳态 性 能。设 计制 作了 一台 １５Ｖ ４０Ｈ 。 Ｖ 使 １ ／０ ｚ ２ｋ Ａ逆
变 器 原理样机 ， 实验 结果验证 了文 中分析 的正确 性 。
关键 Байду номын сангаас ： 逆变器 ；滞环 电流控 制 ：建 模
中 图分 类号 ：Ｍ４ ４ Ｔ ６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编号 ：００ １０ ２ １ ）２ ０ ６ — ３ １０ — ０ Ｘ（０ ２ ０ — ０ ３ ０
Ｍ ｏ ｅｉ ｇ ａ ｄ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｙ ｔｒ ｔ ｒ ｅ ｔ Ｃｏ ｔ ｏｌｄ Ｄｕ ｌＢｕ ｋ Ｉ ｖ ｒｅ ｄ ｌ ｎ ａｙ ｉ ｆＨ ｓｅ ｅｉ Ｃｕ ｒ ｎ ｎ ｒ ｌ ａ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ｎ ｃ ｅ
弟 ４ ０卷 弟 ２期
电力 电子技 术
Ｐ ｗｅ ｌｃ ｒ ｎ ｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔ ｉｓ ｏ
Ｖｏ ．６，Ｎｏ２ １ ４ ． Ｆ ｂ ｕ ｒ ０１ ｅ ｒａｙ２ ２
２１ ０ ２年 ２月
滞环 电流控制双 Ｂ ｃ ｕｋ逆变器建模及分析
朱 琦 ，王 慧 贞
滞环电流控制
滞环电流控制一、什么是滞环电流控制？滞环电流控制（Hysteresis Current Control）是一种用于交流电机驱动器的控制技术。
它通过对电机的电流进行高速开关，以保持恒定的输出电压和频率。
滞环电流控制可以实现高效率、高精度和低噪音的交流电机驱动。
二、滞环电流控制的工作原理1. 滞环控制器滞环控制器是一个比较简单的闭环反馈系统，它由一个比较器和一个滞环宽度调节器组成。
比较器将参考信号与反馈信号进行比较，并产生误差信号。
误差信号经过一个滞环宽度调节器后，用于驱动开关管。
2. 三相桥式逆变器三相桥式逆变器是将直流输入转换为三相交流输出的设备。
它由六个开关管组成，每个开关管都有两个状态：开和关。
通过对这些开关管进行高速切换，可以获得恒定幅值和频率的交流输出。
3. 交流电机交流电机是一种将电能转换为机械能的设备。
它由旋转部分和固定部分组成。
旋转部分包括转子和轴承，固定部分包括定子和绕组。
交流电机的运行原理是基于磁场相互作用的。
三、滞环电流控制的优点1. 高效率滞环电流控制可以实现高效率的交流电机驱动。
它通过对电机的电流进行高速开关，以保持恒定的输出电压和频率。
这种控制技术可以减少能量损失，提高系统效率。
2. 高精度滞环电流控制可以实现高精度的交流电机驱动。
它可以快速响应负载变化，并保持稳定的输出功率和转速。
这种控制技术可以提高系统性能，降低维护成本。
3. 低噪音滞环电流控制可以实现低噪音的交流电机驱动。
它通过对电机的电流进行高速开关，减少了噪音和振动。
这种控制技术可以提高系统可靠性，增强用户体验。
四、滞环电流控制在工业领域中的应用1. 传送带系统传送带系统是一种用于输送物料或产品的设备。
它通常由电机、减速器和传动带组成。
滞环电流控制可以实现高精度的传送带系统驱动，确保物料或产品的稳定输送。
2. 水泵系统水泵系统是一种用于输送水或其他液体的设备。
它通常由电机、泵和管道组成。
滞环电流控制可以实现高效率的水泵系统驱动，减少能量损失，提高系统效率。
三相逆变器电流滞环控制仿真
三相逆变器电流滞环控制仿真
1仿真模型
主电路如图1所示，使用“Three-Phase V-I Measurement”模块是为了检测实际的电流负载。
三相电流指令是相位互差的正弦信号。
图1 三相逆变器电流滞环控制仿真模型
电流滞环控制子系统模块（Current Regulator）内部结构如图2所示，滞环比较器采用的是“Relay”模块的环宽为0.2A。
图2 Current Regulator内部结构
2仿真结果分析与结论
交流相电压、相电流、线电压和直流电流波形在环宽分别为
、、和的图形分别如下。
负载谐波分析如下图图所示。
相电压和线电压的基本形状与SPWM逆变器类似。
电流近似正弦波，基本能够跟踪指令信号，在指令信号上下呈锯齿状波动。
负载电流的频谱与SPWM逆变器有着明显不同，它有各次谐波，不再像SPWM逆变器那样具有与载波频率有关的特定次谐波。
从环宽分别为、、和的交流相电压、相电流、线电压和直流电流波形可以看出，环宽过宽时，开关频率低，但跟踪误差增大；环宽过窄时，跟踪误差减小，但开关的动作频率过高，开关损耗随之增大。
改进电流型三相并网逆变器控制建模和仿真
Ｓ ｒ ｔｇ ｏ ｒ ｅ —Ｐｈ ｓ ｉ — Ｃｏ ｎｅ ｔｄ ｎｖ ｒｅ ｔ ａ ｅ ｙ ｆ ｒ Ｔｈ ｅ — ａ ｅ Ｇｒｄ — ｎ ｃｅ Ｉ ｅ ｔ ｒ
ＸＵＥ Ｍｉ ｇ ｎ ，ＹＡＮＧ ｎ Ｇａ ｇ
（ ．Ｃ ａ ｇ ｈ ｎＩｓ ｔ ｅｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｃ ｕ ｉｎ １０ １ ， ｈｎ ； １ ｈ ｎ ｃ ｕ ｔｕ ｆ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎＪ ｉ ３ ０ ２ Ｃ ｉａ ｎ ｉｔ Ｔ ｏ ｌ
加前馈控制策略 ， 实现了对 电流的有功分量与无功分量对并网逆变器系统输出性能的控制 。在 Ｓｍｕｉ ｉ ｌ ｋ环境下建立了系统 ｎ
的 仿 真模 型 ， 真 结 果 表 明 ， 进 型 的 电 流 控制 方 法 可 以 有 效 控 制并 网 系统 的有 功 与 无 功 功 率 ， 波 畸 变 小 ， 一 种 有 较 强 仿 改 谐 是
应用价值 的三相逆变器控制方案 ， 为设计提供 了科学依据。 关键 词： 并网逆变器 ； 弦波脉宽调制 ； 正 前馈控制 ； 谐波畸变
中 图分 类 号 ：Ｐ ９ ． Ｔ ３ １９ 文献 标 识 码 ： Ｂ
Ｍ ｏ ｅ ｉ ｎｄ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ Ｉ ｐ ｏ ｅ ｒ ｅ ｎ ｒ ｌ ｄｌ ｎｇ ａ ｉ ｌ ｔｏ ｆ ａ ｍ ｒ ｖ ｄ Ｃｕ ｒ ｎｔ Ｃｏ ｔ ｏ
ｗ ｖ ｕｓ ｄｈＭｏｕａｏ Ｓ ＷＭ）ａｄｔ ｕｒｎ ｃｎｒｌｄｍ ｔｏ ｒｐｓｄ ｙ印ｐ ｉｇｔｅ Ａ Ｋｔ ｎ－ ａｅＰ ｌ Ｗｉ ｄ ｌ ｉ ｅ ｔ ｔ ｎ（ Ｐ ｎ ｅｃｒ ｔ ｏｔ ｌ ｅｈｄｉ ｐｏｏｅ ．Ｂ ｈ ｅ ｏ ｅ ｓ ｌ ｎ Ｒ ａ ｓ ｙ ｈＰ ｒ
２ ｅａ ｍｅｔ ｆ ｏ ｅ ＆ Ｅ ｅ ｙＳｓ ｍ ， ｃｌ Ｓ ｐｒ ｕ ＇ｌｃｉｉ ， ａ ｓＦａ ｃ １９ ，Ｃ ｉａ ．Ｄ ｐｒ ｎ ｗ ｒ ｔ ｏＰ ｎｒ ｙｔ ｓ Ｅ ｏｅ ｕｒ ｅｒ Ｅｅｔｃ ６ Ｐ ｒ ｒ ｅ９ ２ ｈｎ ） ｇ ｅ ｉ ｄ ｒｔ ｉ ｎ １
三相逆变器的建模
2(1)3 022三相逆变器的建模1.1逆变器主电路拓扑与数学模型三相全桥逆变器结构简单，采用器件少，并且容易实现控制，故选择三相三线两电平全桥 逆变器作为主电路拓扑，如图1所示。
图1三相三线两电平全桥逆变拓扑图1中V dc 为直流输入电压；C dc 为直流侧输入电容；Q 1-Q 6为三个桥臂的开关管；L fj (j=a,b,c) 为滤波电感；C fj (j=a,b,c)为滤波电容，三相滤波电容采用星形接法；N 为滤波电容中点；L cj (j=a,b,c) 是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接的连线电感；v oj (j=a,b,c)为逆变器的滤波电容端电压即输出电压；i Lj (j=a,b,c)为三相滤波电感电流，i oj (j = a,b,c)为逆变器的输出电流。
由分析可知，三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系 abc 下，分析系统的任意状态量如输 出电压v oj (j=a,b,c)都需要分别对abc 三相的三个交流分量 v °a 、晦、v °c 进行分析。
但在三相对称系统中，三个交流分量只有两个是相互独立的。
为了减少变量的个数， 引用电机控制中的 Clark变换到三相逆变器系统中，可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，即将 abc 坐标系下的三个交流分量转变成aB 坐标系下的两个交流分量。
由自动控制原理可以知道，当采用PI 控制器时，对交流量的控制始终是有静差的，但PI 控制器对直流量的调节是没有静差的。
为了使逆变器获得无静差调节， 引入电机控制中的Park 变换，将两相静止坐标系转换成两相旋 转坐标系，即将 a 坐标系下的两个交流分量转变成dq 坐标系下的两个直流分量。
定义a 坐标系下的a 轴与abc 三相静止坐标系下的 A 轴重合，可以得到Clark 变换矩阵为:T clarkV dcCdc vao—> ----- V bi ob —v ci oc—hiVC fa C fb C fcQ 425vbojLb .i L cQ ^Q rli LaLfaL fb L fcN两相静止坐标系a 到两相旋转坐标系dq的变换为Park变换，矩阵为:2(1)322cos(，t) sin(，t) —sin( .t) cos( .t)对三相全桥逆变器而言，设三相静止坐标系下的三个交流分量为:ua = U mCOS ( .t )5 二 U m cos( -t - 2 二 / 3) u c 二 U m cos( -t 2 二 / 3)经过Clark 和Park 后，可以得到:U d —U m U q =0由式⑶和式（4）可以看出，三相对称的交流量经过上述 Clark 和Park 变换后可以得到在d 轴和q 轴上的直流量，对此直流量进行PI 控制，可以取得无静差的控制效果。
三相变流器神经网络滞环控制研究论文
三相变流器神经网络滞环控制研究论文摘要：神经网络技术在人工智能、自动控制以及模式识别等领域的研究与应用正方兴未艾。
而滞环电流控制是一种传统常规的电流控制方式，在功率因数校正和无功补偿等领域有着广泛的应用。
该文介绍了三相变流器的BP神经网络滞环电流内环控制，该方案可实现神经网络对快速变量的控制，提高滞环控制的性能，使系统对参数的变化有较强的不灵敏性和鲁棒性。
该文分析了三相电源不平衡、某一路电流反馈丢失的工况下，系统的控制特性。
为了使系统在轻负载下得到良好的频谱特性，采用实时变误差增益的控制策略，并讨论了容差带下限。
同时借助于矢量调制的思想，结合神经网络滞环调节器，优化系统性能，减小系统EMI和开关损耗。
关键词：神经网络；滞环；变流器1引言如何提高工业用电的效率和减小谐波污染已倍受关注。
在工业用电中，大部分电能是要经过变换才能用于生产的。
由于快速功率开关性能的进一步提高，基于脉宽调制功率变换电路已经日益成为人们提高供电系统功率因数，降低谐波污染的有力工具，因而成为人们研究的热点。
其中三相全控型电压源功率变换装置，主电路如图1所示。
经过十余年的研究，已经开始实用化[1,2]。
三相变流器的最流行的控制方式是采用双环控制。
外环用于调整输出电压，快速的电流内环调节器常用来调节交流输入电流使其跟踪期望的电流轨迹，得到单位功率因数和低谐波的电流。
为提高系统的性能，采用神经网络滞环调节器[4~6]。
神经网络控制作为一种极有潜力的控制手段吸引了众多的学者，因神经网络具有并行处理能力、自学习能力、容错能力，很适合于处理非线性系统的控制问题。
在相对变化较慢的速度、温度、位置等物理量控制中取得成功的应用。
但在速度较快的物理量的控制中，应用较少。
在电力电子学领域，神经网络多用于系统模型辨识，故障诊断等。
随着DSP的运算速度的不断增加，使神经网络在快速量控制中应用成为可能。
在各种变流器直接电流控制方式中，滞环控制是一种有效、简单的控制方式，两者的结合可以发挥各自的优势。
滞环电流控制逆变器建模及分析
滞环电流控制逆变器建模及分析王建华;张方华;龚春英;刘磊【摘要】基于Buck变换器三端器件开关模型,建立了电感电流连续情形下恒定环宽变频滞环电流控制方式小信号模型。
该模型揭示了滞环电流控制目标是电流平均值,且该电流环在开关频率较高时带来的相位延迟较小,因而电流环等效功率级可以视为一比例环节。
该结论在大信号分析时同样适用,在此基础上建立了滞环电流控制单相逆变器平均线性模型,并实现了对闭环系统的降阶处理。
根据劳斯判据,进一步研究了单相逆变器环路补偿设计准则,其能够很好地兼顾系统稳定性及稳态动态性能。
【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】7页(P63-69)【关键词】滞环电流控制;变频;恒定滞环环宽;逆变器;劳斯判据;大信号分析【作者】王建华;张方华;龚春英;刘磊【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM4641 引言自从 1967年滞环控制被引入电力电子领域以来[1]，由于其稳定性好、动态响应快速、简单易于实现、可靠性高等突出优点，成为一种具有较强竞争力的控制策略。
同时由于其内在的限流能力，被广泛应用于需要控制变换器电流场合。
尽管滞环电流控制（Hysteretic Current Mode Control，HCC）方式具有以上诸多优势，但由于滞环电流控制本质上是一种典型的非线性控制方法，它的工作机理并不像平均电流控制或峰值电流控制那样直观且便于理解：后两者有完备的线性小信号模型支持，能够用来分析和改善系统动态特性，因而广受欢迎；而前者分析一般采用描述函数法，仅考虑基波分量，电流环被简单等效为一个比例环节，模型仍较为粗糙，不能体现系统动态性能[2]。
因而诸多研究人员及工程师对应用滞环电流控制持保留态度，部分原因就在于此；另一原因是滞环电流控制往往采用变频调制，滤波器较难设计且EMI问题较难解决。
针对各类变换器的建模及控制，直-直变换器的小信号模型较为成熟。
为获得滞环电流控制的逆变器模型，可以借鉴小信号模型的建模手段。
电力电子系统建模与控制三相整流器动态建模ppt课件
因此，三相静止坐标可以变换到两相旋 转直角坐标
xdq0=[ xd xq x0]T=Tαβγ/dq0 Tabc/αβγ
xabc
同样，两相旋转直角坐标也可以变换到
三相静止坐标
xabc=[ xa xb xc]T=T αβγ/abcTdq0/αβγ xdq0
7.3 状态平均模型
1 三相静止坐标下的状态平均模型
dia
dt dib
dt dic
dt
L L L
dib
dt dic
dt dia
dt
va vb vc
vb
vc
va
ia ib va vb
L
d dt
ib
ic
vb
vc
ic ia vc va
=[sa sb sc]
=[sa sbisabc]- ica ibc - iab ica - ibc
iab =[sab sbc sca]ibc
ica
对应图5-14，可写出三相PWM整流器交
流侧状态方程
vAB
vBC
vCA
L L L
第7章 三相PWM整流器动态建模
7.1 三相PWM 整流器 基本原理 7.2 坐标变换 7.3 状态平均模型 7.4 小信号模型 7.5 解耦和电源电压补偿
7.1 三相PWM整流器基本原理
• 将三相电流通过坐标变换形成两相旋转 坐标下的电流id和iq， id和iq是直流形式的 变量。
• id是有功电流， iq是无功电流。 • 构建d和q轴的电流闭环，就能够实现整
三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验
三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验摘要：本文在对三相桥式电压型逆变电路做出理论分析的基础上，建立了基于MATLAB的三相桥式电压型逆变电路的仿真模型并对其进行分析与研究，用MATLAB 软件自带的工具箱进行仿真，给出了仿真结果，验证了所建模型的正确性。
关键词：逆变；MATLAB；仿真第一章概述1.1电力电子技术顾名思义，可以粗略地理解，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术中所变换的"电能"和"电力系统"所指的"电力"是有一定差别的。
两者都指"电能"，但后者更具体，特指电力网的"电力"，前者则更一般些。
具体地说，电力电子技术就是对电能进行变换和控制的电子技术。
更具体一点，电力电子技术是通过对电子运动的控制对电能进行变换和控制的电子技术。
其中，用来实现对电子的运动进行控制的器件叫电力电子器件。
目前所用的电力电子器件均由半导体材料制成，故也称电力半导体器件。
电力电子技术所变换的"电力"，功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至是毫瓦级。
信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换，这是二者本质上的不同。
1.2电力电子技术的应用（1）一般工业中，采用电力电子装置对各种交直流电动机进行调速，一些对调速性能要求不高的大型鼓风机近年来也采用变频装置以达到节能的目的，除此之外，有些对调速没有特别要求的电机为了避免启动时的电流冲击而采用软启动装置，这种软启动装置也是电力电子装置。
电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水以及电镀装置均需要大容量整流电源。
电力电子产品还大量应用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
单相并网逆变器的三态滞环控制策略
到 使 △ 小 于 ． 时 ，此 时 Ｓ 和 Ｓ 导 通 ， Ｓ 和 Ｓ 关 ｊ ２ ３ ４ 断 ， Ｂ 两 点 输 出 电 压 为 ０ 滤 波 电感 承 受 负 电 压 ， Ａ、 ，
１１ 传 统 的 两 态 滞 环 控 制 的 基 本 原 理 ．
ｔ ｅｆ ｌ． ｒｄ ｅｃｉｃ ｉ ｈ ｕ １ｂ ｉ ｇ ｒ ｕ ｔ
随着现 代社 会对 于能源 需求 的不断增 加 ，全 球 范围 内的能源 危机 日益突 出，研 究基于可 再生 能源
的 分 布 式 发 电系 统 具 有 重 要 意 义 Ｉ Ｊ 利 用 可 再 生 能 １。 。
一
个滞 环环 宽 ， 当实际的并 网 电流超 出这一环 宽时 ，
２ 三 态 滞 环 控 制 策 略 的 实 现
由 １ 节 中 分 析 可 知 ， 在 电 网 电压 的 正 半 周 ， ． ２ 开 关 Ｓ 一 直 导通 ，Ｓ ，Ｓ 互 补 导 通 ；在 电 网 电压 的 ｌ ２ ４ 负 半 周 ，开 关 Ｓ 一 直 导通 ， ２ ４ 补 导 通 。因此 ， ３ Ｓ ，Ｓ 互 在 一 个 工 频 周 期 内 ４个 开 关 管 的 驱 动 信 号和 逆 变 器 输 出 电压 的 示 意 图 如 图 ４所 示 ， 开 关 管 Ｓ 、Ｓ 工 作 ｌ ３ 在 工 频 状 态 ，Ｓ 、 Ｓ 工 作 在 高 频 状 态 。 与 ４个 丌 关 ２ ４
ｗ ｉｔ ｎ ｕｔ ｔｃ ｒｅ ｔ ｄ ｈ ａ ｄ ｏ ｐｕ ｕ ｒ ｎ ．Ｓｏ ｔ ａ ｔｒ ｄ ｎ ｍ ｉ ｅ ｐｏ ｓｂｉｉ ｎｄ ｔ ｅ ｇｏ ｄ Ｏ ｔ ｔｐｏ ｒｑ ａ ｉ ｎ ｈｅ ｆ ｓｅ ｙ ａ ｃｒ ｓ ｎ ｉ ｌｔ ａ ｈ ｏ Ｈｐｕ ｗｅ ｕ ｌ ｙ ｉ ｙ ｔ ｌ ｗｅ ｗ ｉｃ ｎ ｆｅ ｕｅ ｃ ｃ ｎ ｂ ｏ ｔ ｉ ｅ ｉｈ ｈ ｈ ｅ —ｅ ｅ ｈ ｓｅ ｅ ｉ ｃ ｔｏ ， ａ ｏ ｌ ｔ ｏ ｒ ｓ ｔｈｉｇ ｒ ｑ ｎ ｙ ａ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｗ ｔ ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｌｖ ｌ ｙ ｔ ｒ ｓｓ ｏｎ ｒ ｌ ｎｄ ｎ ｙ ｗｏ ｓ ｔ ｈ ｓ ｉ ｈ ｕ ｌｂ ｉ ｇ ｉｃ ｉ ｗ ｏ ｋｉ ｇ ａ ｈｅ ｉ ｈ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｔ ｔ ，ｗｈｉｈ ｈｅｐｓ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｗｉｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｌ— ｒｄ ｅ ｃ ｒ ｕ ｔ ｒ ｎ ｔｔ ｈ ｇ —ｒ ｑ ｅ ｃ ｓａ ｅ ｃ ｌ ｏ ｒ ｄ ｃ ｈｅ
三态DPM电流滞环控制零电压开关逆变器的分析与设计
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｏ ｖ ｌａ ｅｓ ｔ ｈ ｄ ｉｖ ｒｅ ；ｈ ｅ － ｔ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｚ ｒ － ｏ ｔ ｇ ｗｉ ｅ ；ｎ ｅ ｔ ｒ ｔ ｒ ｅ ｓ ａ ｅ ＤＰＭ ｕ ｒ ｎ ｙ ｔ ｒ ｓｓ ｃ ｎ ｒ ｌＤＰ ｃ ｃ ｒ ｅ ｔｈ ｓ ｅ ｅ ｉ ｏ ｔｏ ； Ｍ
２ ．Ａｃ ｄ ｍｙ ｏ ｍｏ ｅ ｏ ｃ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｅ ｉｇ １ ０ ７ ， ｈｎ ） ａ ｅ ｆ Ａｒ ｒｄ Ｆ ｒｅＥ ｇｎ ｅｉ Ｂ ｉｎ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ｎ ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｓａ ｔ ｌ ｎ ｅ ｔｇ ｔｓ ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｓ ａ ｅ ＤＰ ｕ ｒ ｎ ｙ ｔ ｒ ｓｓ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ ｉ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｎ ｉ ｉ ｒ ｉ ｅ ｉ ｖ ｓ ｉａ ｅ ｈ ｈ ｅ － ｔ ｔ Ｍ ｃ ｒ ｅ ｔｈ ｓｅ ｅ ｉ ｏ ｔ ｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｔ ａ ｐ ｉ ｔ ｓ ｉ ｎ ｃ ｓ ｃ ｏ ｖ ｒｅｓ ｅ ｔｒ ．Ｔｈ ｎ ａ ｓ ｆ ｓ ｔｈ ｄ ｉｖ ｒｅ ｓ ｄ ｔ ｉ ｏ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓｎ ｌ ｏ ｔ ｇ ｏ ｒ ｅ ｉ ｖ ｒ ｅ ｅ ｈ ｅ ｏ ｔ ｗｉｃ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ｕ ｅ ｈ ｓｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｂ ｅ ｅ ｉ ｎ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｉ ｇ ｅｖ ｌａ ｅ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔ ｒｔ ｃ － ｈ ｎ
０ 引 言
单 向电压 源高 频环 节逆 变器 因其 电路结 构 简单而 在逆 变器 领域 中获得 广泛 应用 。随着逆 变器 功率 器件 开关 频率 的提 高 ， 了减 少逆 变桥臂 上 的开关 损耗 ， 为 目
三相逆变器的建模
三相逆变器得建模1.1逆变器主电路拓扑与数学模型三相全桥逆变器结构简单,采用器件少,并且容易实现控制,故选择三相三线两电平全桥逆变器作为主电路拓扑,如图1所示。
图1三相三线两电平全桥逆变拓扑图1中V dｃ为直流输入电压;C dc为直流侧输入电容;Q１-Q６为三个桥臂得开关管；L fj（j＝a,b,ｃ)为滤波电感;C fｊ(j=a,b,c）为滤波电容,三相滤波电容采用星形接法;N为滤波电容中点;Lｃｊ(j=a,b,c)就是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接得连线电感;vｏj(j=ａ，ｂ,c)为逆变器得滤波电容端电压即输出电压;i Lｊ(ｊ=a,b,c)为三相滤波电感电流,iｏj(j=a,b,c)为逆变器得输出电流。
由分析可知,三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系ａbc下，分析系统得任意状态量如输出电压ｖｏj(j=ａ,ｂ，c)都需要分别对aｂc三相得三个交流分量vｏａ、v ob、v oc进行分析。
但在三相对称系统中,三个交流分量只有两个就是相互独立得。
为了减少变量得个数,引用电机控制中得Claｒｋ变换到三相逆变器系统中,可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系得变换,即将abc 坐标系下得三个交流分量转变成αβ坐标系下得两个交流分量。
由自动控制原理可以知道,当采用ＰI 控制器时,对交流量得控制始终就是有静差得,但PI控制器对直流量得调节就是没有静差得。
为了使逆变器获得无静差调节,引入电机控制中得Ｐａｒｋ变换,将两相静止坐标系转换成两相旋转坐标系,即将αβ坐标系下得两个交流分量转变成dq坐标系下得两个直流分量。
定义αβ坐标系下得α轴与abc三相静止坐标系下得A轴重合,可以得到Ｃlark变换矩阵为:（1）两相静止坐标系αβ到两相旋转坐标系dq得变换为Ｐａrk变换,矩阵为：（2) 对三相全桥逆变器而言,设三相静止坐标系下得三个交流分量为:(３) 经过Claｒk与Park后,可以得到:（4）由式(3）与式(4）可以瞧出,三相对称得交流量经过上述Ｃlark与Ｐark 变换后可以得到在 d 轴与ｑ轴上得直流量,对此直流量进行PI 控制,可以取得无静差得控制效果。
电力电子系统建模及控制7 第七章 逆变器的建模与控制
(7 4)
这里(vi)TS表示vi的开关周期平均值。而S的开关周 期平均值
S Dt Ts
式中，D(t)为占空比。
(7 5)
由图7-3得到 (规则采样法)
D
1 2
1
vm Vtri
(7 6)
式中，vm为参考正弦波信号； Vtri为三角载波峰值。
把式(7-6)代人式(7-4)有 ：
vi
Ts
1C 1 s
1
s2
n2 2n s
n2
(7 11)
RC LC
式中，n
1 LC
为无阻尼自然振荡角频率，
n
1
，
LC ； 1 L 为阻尼比。
2R C
这是一个典型的二阶振荡系统，频率特性为
G
j
n2
n2
2
j
2n
1
n
1 2
j2 n
A e j
(7 12)
式中
式中，R=15Ω，L=660μH，C=22μF, Kpwm=E=380 (在设计时把三角载波的幅值当成1)。
由 式 (7-28) 可 以 解 得 内 环 PI 控 制 器 的 参 数 ： Kip=2.63×10-4，Kii=2.18。设计的内环PI控制器如下：
H1
s
2.63104 s
s
2.18
7 29
考察一个滤波器性能的优劣：
➢ 对谐波的抑制能力，可以由THD值体现； ➢ 尽量减小滤波器对逆变器的附加电流应力。
电流应力增大，除使器件损耗及线路损耗加大外，另一 方面也使对功率元件的容量的要求增大。
附
T
加
H
电
D 矛盾 流
值
电流环路控制模型
电流环路控制模型通常涉及到对电力电子转换器的精确控制，以保证输出电流的稳定性和准确性。
电流环路控制模型的建立和分析是电力电子和电机驱动系统中的一个重要环节。
这种模型通常包括以下几个关键步骤：
1. 系统建模：首先，需要根据电路的物理结构和工作原理建立数学模型。
这可能包括状态方程的列写，以及系统动态特性的分析。
2. 控制器设计：在建立了系统的数学模型之后，接下来是设计控制器。
常用的控制器类型包括比例-积分（PI）控制器，它能够调节系统的响应速度和稳态误差。
在某些情况下，可能会使用串级PI控制器来同时控制电流环和速度环。
3. 闭环系统：对于闭环系统，需要考虑如何通过反馈来提高系统的性能。
这可能涉及到对开关函数的控制，以及对交流侧电流状态量的d-q轴值的调节。
4. 数学变换：在某些情况下，为了适应不同的控制需求，可能需要将连续时间模型转换为离散时间模型。
这时，可以使用Z变换来构建离散数学模型，以便于数字控制器的实现。
5. 参数整定：控制器设计完成后，还需要对控制器的参数进行整定，以确保系统能够在各种工作条件下保持良好的性能。
6. 仿真验证：在实际硬件调试之前，通常会使用软件工具如Matlab进行仿真，以验证控制策略的有效性和系统的稳定性。
电流环路控制模型的建立和分析是一个复杂的过程，需要综合考虑系统的动态特
性、控制目标以及实现方式。
三相有源逆变器的控制与建模
摘要本文分析了三相有源逆变电路（三相半波和全控桥式有源逆变电路）的工作原理以及控制方法。
分析了相控角α的大小以及直流侧负载情况和变换器的工作状态的关系。
采用开环相控触发方式，在Matlab/Simulink下建立了三相全控桥式变换电路的仿真模型，通过调整其触发角（α>90°），并且直流侧接绝对值大于变换器直流测输出平均电压绝对值的反电动势，使之工作在有源逆变的状态。
通过仿真得到了较为理想的波形结果，仿真结果证明了理论分析的正确性。
关键词：Matlab/Simulink；有源逆变电路；相控邵阳学院毕业设计（论文）AbstractThe paper focuses on the three-phase active inversion the circuit by the introduction to the electric circuit of active inversion(Three-phase half-wave and full control of active inverter bridge) and analysis concretely the relation of active inverter output voltage，controlled angle and load characteristics. By using open-loop phase control mode，it establish simulation Model of Three-phase fully-controlled bridge rectifier and active inverter in the environment of Matlab / Simulink and gain more satisfactory simulation waveforms. Being consistent with the result by conventional method of analysis，the paper confirms the correctness of the theoretical analysis and shows high using value of Matlab software in teaching and research of power electronics technology.Keywords: Matlab / Simulink; Active Inverter Circuit; Phase Control目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1Matlab语言简介 (1)1.2 有源逆变电路工作原理 (1)1.3 控制方法 (2)1.4 三种有源逆变模式单元电路的比较 (7)2 有源逆变与相控变流器特性 (9)2.1 有源逆变电路的工作原理 (9)2.2 三相桥式整流电路 (12)2.3 三相有源逆变电路 (19)2.4 有源逆变的应用 (28)2.5 小结 (33)3 三相有源逆变电路的仿真 (34)3.1 三相全控桥式有源逆变电路建模 (34)3.2 仿真结果分析 (37)4 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1 绪论在电力电子技术中，把交流电能变成直流电源的过程称为整流，而把直流电能变换成交流电能的过程则称之为逆变，它是整流的逆过程。
电流滞环控制的逆变器仿真研究
电流滞环控制的逆变器仿真研究郭鹏;齐安新;马载恒;杨昊;高丁义【摘要】随着传统能源的衰竭,人们开始研究新的能源,如风力发电、太阳能发电等.能否将零散的电源灵活、高效的运用,逆变器发挥着重要的作用.本设计采用MATLAB/SIMULINK2015为平台,以电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)为控制单元搭建了一种单相全桥逆变器仿真系统.整套系统主要由主电路、控制电路和采样电路三部分组成.在调制方法的选择上利用了双极性调制的方式.系统给定电流为逆变器的参考电流,反馈电流为逆变器输出电流,实现了闭环控制.设计的滞环控制逆变器输出电流能跟随参考电流变化,输出交流电流正弦度好,总谐波失真率较小,仿真结果与理论分析的数据基本吻合,说明了实际的可操作性.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2019(027)011【总页数】5页(P161-165)【关键词】电流滞环;逆变器;仿真研究;滤波器【作者】郭鹏;齐安新;马载恒;杨昊;高丁义【作者单位】陕西省地方电力(集团)有限公司宝鸡供电分公司,陕西宝鸡721000;陕西省地方电力(集团)有限公司宝鸡供电分公司,陕西宝鸡721000;陕西省地方电力(集团)有限公司宝鸡供电分公司,陕西宝鸡721000;陕西省地方电力(集团)有限公司宝鸡供电分公司,陕西宝鸡721000;陕西省地方电力(集团)有限公司宝鸡供电分公司,陕西宝鸡721000【正文语种】中文【中图分类】TM315进入21世纪以来，随着能源危机和环境危机的日益加重，新能源发电及其相关研究得到了前所未有的重视[1]。
风能、太阳能等新能源的并网发电均离不开逆变器。
在控制方面，对并网逆变器的要求是能实时检测电网电压的幅值、频率、相位，以保持与电网电压同步，为无冲击并网做好准备，并且要求输出电压、电流的谐波小[2]。
早期的逆变器在控制方面使用了SPWM算法来实现对整体系统的控制功能，但缺点如下所示[3-6]：其一如果负载是非线性的话，逆变器的适应能力就不是很好了，逆变器的输出端的电压的波形就会发生严重的变形甚至不为正弦波，输出的波形就不在完整；其二是控制时间，控制发出的控制信号在控制时间上总有控制不到的地方，同样也会让逆变器的输出端电压的波形发生变形；其三是不具备反馈功能，由于不具备反馈功能导致整套系统的控制功能不够及时和准确。
滞环控制三相电流跟踪型逆变器的MATLAB仿真
7 滞环控制三相电流跟踪型逆变器的MATLAB仿真7.1滞环控制三相电流跟踪型逆变器的原理和仿真模型7.1.1滞环控制三相电流跟踪型逆变器的原理常用的一种电流闭环控制方法是电流滞环跟踪 PWM（Current Hysteresis Band PWM ——CHBPWM）控制，具有电流滞环跟踪 PWM 控制的 PWM 变压变频器的A相控制原理如7-1图所示。
图7-1 电流滞环跟踪控制的A相原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h。
将给定电流i*a 与输出电流i a进行比较，电流偏差∆i a超过时±h，经滞环控制器HBC控制逆变器A相上（或下）桥臂的功率器件动作。
B、C二相的原理图均与此相同。
⏹如果，i a < i*a ，且i*a - i a ≥h，滞环控制器 HBC输出正电平，驱动上桥臂功率开关器件V1导通，变压变频器输出正电压，使增大。
当增长到与相等时，虽然，但HBC仍保持正电平输出，保持导通，使继续增大⏹直到达到i a= i*a+ h，∆i a = –h，使滞环翻转，HBC输出负电平，关断V1 ，并经延时后驱动V4但此时未必能够导通，由於电机绕组的电感作用，电流不会反向，而是通过二极管续流，使受到反向钳位而不能导通。
此后，逐渐减小，直到时，，到达滞环偏差的下限值，使 HBC 再翻转，又重复使导通。
这样，与交替工作，使输出电流给定值之间的偏差保持在范围内，在正弦波上下作锯齿状变化。
从图 7-2 中可以看到，输出电流是十分接近正弦波的。
图7-2 电流滞环跟踪控制时的电流波形图7-2给出了在给定正弦波电流半个周期内的输出电流波形和相应的相电压波形。
可以看出，在半个周期内围绕正弦波作脉动变化，不论在的上升段还是下降段，它都是指数曲线中的一小部分，其变化率与电路参数和电机的反电动势有关。
图7-3 三相电流跟踪型PWM逆变电路图7-4 三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形因此，输出相电压波形呈PWM状，但与两侧窄中间宽的SPWM波相反，两侧增宽而中间变窄，这说明为了使电流波形跟踪正弦波，应该调整一下电压波形。
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作者 简 介 ： 姣 丽（９７ ） 女 ， 西人 ， 士 ， 究 方向 为 李 １８ 一 ， 山 硕 研
功 率变换技 术 。
第４ ５卷 第 １ ０期 ２１ ０ １年 １ ０月
电 力 电子 技 术
Ｐ ｗｅ ｌ ｃｒ ｎ ｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔ ｉｓ ｏ
Ｖｏ ．５，Ｎｏ １ １ ４ ．０
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｒ ｔ ｎ ｒ ｃｐ ｅ ｆ ｔ ｒ ｅ ｓａ ｅ ｙ ｔｒ ｓ ｃ ｒ ｎ ｃ ｎ ｒｌｅ ｉ ｖ ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｙ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ａ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ： ｈ ｏ ｅａ ｉ ｐ ｎ ｉｌ ｏ ｈ ｅ —ｔｔ ｈ ｓ ｅ ｉ ｕ ｒ ｔ ｏ ｔｏｌｄ ｎ ｅ ｔｒ ｉ ｒｔ ｐ ｅ ｅ ｔｄ Ｂ ｓ ｄ ｎ ｏ ｉ ｅ ｓ ｅ ｆ ｌ ｔｒ ｅ ｔ ｒ ｎ ｌ ｓ ｉ ｈ ｃ ｌ ｏ ｕ ｋ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ａ ｓ ｌ ｓｇ ａ ｄ ｌｉ ｏ ｔ ｕ ｕ ｕ ｅ ｔｍｏ ｅ ｏ ｈ ｅ —ｔｔ ｙ ｔ ｒ ｔ ｈ ｅ ｅ ｍｉ ａ ｗ ｔ ｅｌ ｆ Ｂ ｃ ｏ ｖ ｒ ， ｍａ ｌ ｉｎ ｌｍｏ ｅ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｃ ｒ ｎ ｄ ｆ ｔｒ ｅ ｓ ｅ ｈ ｓｅ ｅｉ ｃ ｅ ｎ ａ ｃ ｃ ｒｅ ｔ ｍｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｄ ｒ ｅ Ｔ ｉ ｍｏ ｅ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｈ ｅ —ｔ ｔ ｙ ｔｒ ｔ ｕ ｒ ｎ ｏ ｔｏ ｎ ｅ ｉｈ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｈ ｓ ｕ ｒ ｎ ｄ ｏ ｔ ｓ ｅ ｖ ｄ． ｓ ｏ ｉ ｈ ｄ ｌ ｒ ｖ ａ ｈ ｔ ｔ ｒｅ ｓａｅ ｈ ｓ ｅ ｉ ｃ ｒｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌｕ ｄ ｒ ｈ ｇ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｌ ｅ ｃ ｒｌ ｔ ｅｙ ｓ ｌｌ ｌｇ， ｈ ｃ ｋ ｓ ｃ ｒｅ ｔ ｌｏ ａ ｅ ｃ ｎ ｉ ｅｅ ｓ ａ ｐ ｏ ｏ ｉｎ ｌ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ． ｅ ａ ｇ ｒ ｓｇ ａ ｄ ｅａｉ ｌ ｍａ ａ ｗ ｉｈ ｍａ ｅ ｕ ｎ ｏ ｐ ｃ ｎ ｂ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ａ ｏ ｏ ｅ ｔ ｖ ｔ ｈ Ｔ ｎ ｌ ｒ ｅ ｉｎ ｍｏ － ｌ ｅ ｆ ｔ ｒ ｅ ｓ ｔ ｙ ｔｒ ｔ ｕ ｒ ｎ ｏ ｔ ｌ ｄ ｓｎ ｌ － ｈ ｓ ｕ ｌｂ ｄ ｅ ｉ ｖ ｒｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ Ｔ ｒ ｅ ｓ ｔ ｙ ｔｒ ｔ ＵＴ ｌ ｏ ｈ ｅ —ｔ ｅ ｈ ｓ ｅ ｉ ｃ ｒｅ ｔ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｇ ｅ ｐ ａ ｅ ｆ ｌ— ｒ ｇ ｎ ｅ ｒ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｈ ｅ —ｔ ｅ ｈ ｓｅｅ ｉ Ｃ ｌ－ ａ ｅ ｃ ｏｅ ｉ ｔ ａ ｃ ｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌｈ ｓ ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ｅ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｏ ｄ ｒｏ ｌ ｓ ｄ ｌｏ ｙ ｔ ｍ． ｕ ｔ ｅ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆｓｎ ｌ ｎ ｏ ｔ ａ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｆｒ ｄ ｃｎ ｈ ｒ ｅ ｆ ｃｏ ｅ ｏ ｐ ｓ ｓ ｏ ｅ Ｆ ｒ ｒｔ ｏ ｅ ｓ ｔ ｒ ｉｌ ｓ ｏ ｉｇ ｅ ｈ ｈ ｏ ｎ ｐ ａ ｅ ｉ ｖ ｒ ｒ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｗｈ ｃ ｂ ａｎ ａ ｇ ｏ ｏ ｒｓ ｅｗｅ ｎ ｓａ ｉ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆｒ ａ ｃ ． ｉ ａｌ ａ １ ｋ ｈ ｓ ｎ ｅ ｅ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ， ｉ ｈ ｏ ｔ ｉ ｏ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｂ ｔ ｅ ｔｔ ｎ ｙ ａ ｃ ｐ ｒ ｍ ｎ ｅ Ｆ ｎ ｌ ｔ ｉ ｃ ｏ ｙ。 ＶＡ
恒频峰值 电流控制及平均 电流控制的优点， 且较之 两 态滞 环 电流控 制 ， 变 器 输 出 电 压 Ｍ 逆 在 正 （ ） 负
外 环 补 偿 电 路 的设 计 准 则 。 计 制 作 了 ｌｋ Ａ逆 设 Ｖ
图 １ 逆 变器 电路拓 扑
采用三态滞环 电流控制 时，电感 电流 ｉ 作为 Ⅱ
反 馈 量 制信号控制开关管通断１ ｕ 产 ２ ｌ 在滞环 宽 。ｉ
（ 南京航 空航 天大 学 ， 育部航 空航 天 电源技 术工程 研 究中心 ，江苏 南京 教 ２０１ ） １０ ６
摘要 ： 通过 分析 三 态滞 环 电流控 制 工作 原理 ． 于 Ｂ ｃ 基 ｕｋ变 换器 三态 器 件开 关模 型 。 建立 了电感 电流 连续 状态
下三态 滞环 电流控 制 方式 小信号 模型 。揭 示 出三态 滞环 电流 控制 环 在开 关频 率较 高时 带来 的相位 延迟较 小 。 可等 效为 比例环 节 。 该结 论应用 于 大信 号分析 ， 将 建立 了三态 滞环 电流控 制单 相全桥 逆变 器 的大信号模 型 。 引
环 电流 内环 等 效 功 率 级 带 来 的 相 位 滞 后 极 小 ， 可 视 为 一 惯 性 环节 甚 至 比例 环 节 ，证 明采 用 三 态 滞
环 电流 控 制 时输 出 电感 电流 能够 很 好 地 跟 踪 电流
．
／
图 ２ 三态滞 环 电流跟踪 控制 原理波 形
给 定 ， 很 好 的 动 态 性 能 。 与 文 献 【】 析 的两 态 有 ４分 滞 环 电流 控 制 类 似 ， 态 滞 环 电 流 控 制 具 有 传 统 三
入 三 态滞 环 电流环 对 闭环 系统 带来 了 降阶优 势 ， 一步 得 出单 相逆 变器 外 环补 偿 电路 设计 准则 ． 进 使其 能够 很
好 地 兼顾 系统 的动态 及稳 态性 能。 作 了 １ Ｖ 制 Ａ逆变 器原 理样机 ． ｋ 仿真及 实验 结果验 证 了此处 分析 的正确性 。
Ｍ＝ ｉ经 Ｖ ４Ｖ ３ Ｖ ３Ｖ ４ 流 ，。 曲 ０， Ⅱ Ｓ， Ｄ 或 Ｓ， Ｄ 续 Ｍ 使 承受 反 向 电压 ， ｉ 降 ， 状 态 称 为 零态 。 中＋ Ⅱ下 此 其 １和一 １ 态 ， 似于 Ｂｃ 类 ｕｋ变 换 器 中 功 率 管 处 于 导通 时 （ ｔ） 的 工 作 状 态 ： 态 类 似 于 Ｂ ｃ 变 换 器 中 功 率 管 零 ｕｋ 处 于 截 止 时 （ 的 工 作状 态 。 ｔ）
Ｕｏ ｉ Ｉ ｌｆ Ｌ
Ｉ
Ａｆ ： ： 且
。
世
］
（） ４
（ ） １［ ｓ／ （）ｄ ｓ／ （） ｉ ｓ ＋ （） ｓ］ （） ｓ ］ ｋ ｄ ［ ｕ Ｒ
（ｉ／＋ ｆ～一Ｒｆ Ｒｔ ２ Ｒ ） ｅ ｓ
由式 （ ） ４ 可知 ， 当开关频 率 较高 时 ， 三态滞
Ｃｏ ｔｏｌｄ Ｆ Ｉ － ｒｄ ｅ Ｉ ｖ ｒｅ ｎ ｒ ｌ Ｉ ｌｂ ｉ ｇ ｎ ｅ ｔｒ ｅ ｌ
Ｌ ｉｏｌ，Ｑ Ｎ Ｈ ｉ ｏｇ Ｅ Ｇ Ｘａｇ ＩＪ — ａ ｉ Ｉ ａ— ｎ ，Ｄ Ｎ ｉｎ ，ＷＡ ｉ —ｕ ｈ ＮＧＪａ ｈ ａ ｎ
（ ａｊ ｇ Ｕ ｉ ｒｉ ｅｏａ ｔ ｓａｄＡ ｔ ｎｕｉ ，Ｎ ｎｉ １０ ６ ｈｎ ） Ｎ ｎｉ ｎｖ ｓｙｏ ｒｎｕｉ ｎ ｓ ｏａ ｔｓ ａｊ ｇ ２０ １ ，Ｃ ｉａ ｎ ｅ ｔ ｆＡ ｃ ｒ ｃ ｎ
号 建模 。采 用 此 方 式对 三 态 滞 环 电流 控 制 进 行 了 小信 号建 模 分 析 。进 一 步 基 于 全 桥 逆 变 器 建 立 了
三 态滞环 电流控制 单相逆 变器 的大信号 模型 。 可 知 引入三态滞环 电流环 可使 闭环系统获得 降阶优
势 。进 一 步 分 析 了系 统 频 域 特 ，得 出 单相 逆 变 器
定 稿 日期 ： ０ １ Ｏ — ３ ２ １一 ３ ０
度 误差范围 内跟踪 ｉ 变化 ， 如图 ２所示。
当 ｉ ｉ 时 ， Ｓ， Ｓ 导 通 ，ａ ＋ ＞ｔ Ｕ 为 ｓｆ －＞ Ｖ １Ｖ ４ Ｕｂ ｌ，ｏ ＝ ｏ 输 出 电 压 ， 正 向上 升 ， 状 态 称 为 ＋ 此 ｌ态 ； ｉ 当 一
变 器 原理 样 机 ．仿 真 及 实 验 结 果 验 证 了控 制 方 式
的 正确 性 。
２ 三 态 滞 环 电流 控 制 原 理
此 处 基 于 全 桥 逆 变 器 对 三态 滞 环 电流 控 制 方 式 进 行 研 究 。逆 变 器 主 电路 拓 扑如 图 １所 示 。
换的导通时间与开关周期来取代 占空比作 为小信 号模 型 的输 入 变量 ，方 便 了变 频 控 制 方 式 的 小信
Ｏｃ ｏ ｅ ０ ｔｂ ｒ２ １ １
ｉ一 ｆ ６时 ， Ｓ， Ｓ 导 通 ， ＝ ＜ｔ 负 向增 长 ， ＜ Ｖ ２Ｖ ３ 一 ｔ， 。
此状态 为一 １态 ； ｌｓ ｉ ｝ 时 ， Ｓ ， Ｓ 导 通 ， 当 －ｆ ＜ ｉ Ｖ ３Ｖ ４
忽 略 电感 等 效 串联 电阻 尺 、 电容 等 效 串联 电 阻 Ｒ 和 输 入 级 输 出 电压扰 动 ， ： 有
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｉ ｖ ｒｅ ； ｈ ｓｅ ｅｉ ｕ ｒ ｎ ｏ ｔｏ ；ｓ ｔｈ ｃ ｌ；ｌ ｒ ｅ ｓｇ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｙ ｒ ｓ：ｎ ｅ ｒ ｙ ｔ ｒ ｔ ｃ ｒｅ ｔ ｃ ｎｒ ｌ ｗｉ ｅｌ ａ ｇ ｉ ｎ ａ ａｙ ｉ ｔ ｃ ｃ ｌ
１ 引 言
三 态 滞 环 电 流 控 制 方 式 因 其 具 有 动 态 响 应 快 、 定 性 好 、 出 电压 精 度 高 等 优 势 ， 到 了 广 稳 输 受 泛 的 关注 。 而 ， 然 由于 它 是 一 种 变 频 调 制 的 非 线 性 控 制 方 法 ． 有 完 备 的 小信 号 模 型来 支 持 ． 定 程 没 一 度 上 限 制 了其 在 工 程 上 的应 用 。文 献 ［］ 线 性 变 １用
第 ４ 卷 第 １ 期 ５ ０
２１年 １ 月 ０１ ０
电力电子技 术
Ｐ ｗｅ ｌｃｒ ｎ ｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖ １５ Ｎ ． ｏ． ， ｏ１ ４ ０
０ｃｏ ｅ ０ ｔｂ ｒ２ １ １
三态滞环 电流控制全桥逆变器建模及控制
李姣 丽 ，秦 海 鸿 ，邓 翔 ，王 建 华
从 上述 分 析 知 ． 变 器 可 视 为 准 Ｄ ／ Ｃ Ｂ ｃ 逆 ＣＤ ｕｋ 变 换 器ｔ。 假 定 Ｂ ｃ 换 器 工 作 在 连 续 状 态 ， ｕｋ变 对 开 关 周 期 ｔ作 小信 号分 析 ，图 ３为局 部 瞬 时 波 形 。ｍ 为 ｔ 上 升斜 率 ， 为 内 ｉ下 降斜 内 Ⅱ 率 。 引入 线 性 变 化 的导 通 时 间 ｔ ｔ来替 代 占空 与 比 ｄ作 为 小信 号模 型 的输 入量 。