PWM逆变器双闭环控制的仿真研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｆｉｒｓｔｌｙ．ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ＭＡＴＬＡＢ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＷ Ｍ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ＰＷ Ｍ ｉｎｖｅｒｔｅｒ
ｐｏｗｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｔ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ＰＩ ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ，ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ＰＩ ，ｃ●●ｏ ●●ｎ●ｔ ●●ｒ●ｏ●●ｌｌＣｅ ｒ ●● ●ｐ ●●●ａ●【ｒａｍ ｅ—
（１ 太原 科技 大 学 电子信 息 工程 学 院 ，山西 太 原 ０３００２４； ２ 太原 理 工大 学机械 电子 工程研 究所 ，山西 太原 ０３００２４）
摘 要
首 先 通 过 对 ＰＷ Ｍ 逆 变 电源 输 出特 性 的分 析 ，建 立 了 单相 ＳＰＷＭ 逆 变 器 的 ＭＡＴＬＡＢ仿 真 模 型 ；然后 运 用 双 闭环 Ｐｌ控
为 了方 便 控 制 器 的 设 计 ，首 先 建 立 单 相 ＳＰＷ Ｍ 逆 变 器 的 数 学 模 型 。单 相 全 桥 逆 变 器 主 电路 结 构 如 图 １所 示 。 图 中 ，Ｔ１－Ｔ４ 为 ＩＧＢＴ开 关 器 件 ，Ｅ为 直 流 输 入 电压 ，滤 波 电感 Ｌ和 滤 波 电 容 Ｃ 构 成 低 通 滤 波 器 ，电阻 ｒ与 滤 波 电感 Ｌ相 串联 ，它 为 死 区效 应 和各 环 节 的 损 耗 提 供 了 一 个 小 的阻 尼 。
制 的 逆 变器 控 制 策 略 ，并 通 过 极 点 配 置 对 ＰＩ控 制 器参 数 进 行 设 计 。最后 在 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行 仿 真研 究 。仿 真 结果 表
明 ，双 环控 制 能 获得 具 有 良好 的 动 态 和 稳 态 性 能 。
关 键 词 ：ＰＷＭ 逆 变 器 ，双 闭环 Ｐｌ控 制 ，极 点 配 置
０ 一 Ｌ Ｄ ７
瞬 时 控 制 方 案 可 以 在 运 行 过 程 中 实 时 地 调 控 输 出 电 压 波 形 ，使 得 供 电质 量 提 高 。研 究 表 明 电 压 外 环 ，电 流 内环 的双 环 控 制 方 案 是 高性 能逆 变 电 源 波 形 控 制 的发 展 方 向 之 一 ，双 环 控 制 方 案 的 电流 内环 扩 大逆 变器 控 制 系 统 的带 宽 ，使 得 逆 变 器 动 态 响 应 加 快 ，输 出 电压 谐 波 含 量 减 小 ，非 线 性 负 载 适 应 能 力 增 强 。 目前 ，这 种 基 于 电流 内环 的 电 压 源 逆 变 器 波 形 控 制 技 术 已得 到 广 泛 的应 用 。 １ 逆 变 器 系统 模 型
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２
（３）
图 １ 单 相 全 桥 逆 变 器
wk.baidu.com其 式 中
ｕ
＝［一 一至］，Ｂ＝［ 一 ］，Ｃ＝ ．
Ｇ（ｓ）＝—— —一 ＬＣｓ￣＋ｒｃｓ＋１
（４）
谐振频率∞＝ 阻尼比∈＝专、／ 。
ｔｅｒｓ ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｏｌｅ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ．Ｌａｓｔｌｙ，ｉｔ ｍ ａｋｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ Ｍａｔｌａｂ．Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ
ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｄｙｎａｍ ｉｃ ａｎｄ ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＷ Ｍ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｄｏｕｂｌｅ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ＰＩ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｏｌｅ ａｓｓｉｇｎｍ ｅｎｔ
图 ２ 单 相 逆 变器 的 状 态 模 型 山西省 高校科技研 究开发 项 目（２００８１０６３）；太原科 技 大学校博科技研 究启动基金 （２０１２２０３３）；教 育厅 ２００９年研 究生教 改项 目（２００９２０１３）
《工 业 控 制 计 算 机 ｝２０１３年 第 ２６卷 第 ８期
ＰＷＭ逆变器双 闭环控制的仿真研究
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｏｕｂｌｅ Ｃｌｏｓｅｄ－Ｌｏｏｐ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｓｔｒａｔｅｇｙ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＰＷ Ｍ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ
郭 志 坚 ’ 于 少娟 兖 文 宇 ’