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——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。

关键词：PWM逆变器功率变换器控制

On Two Types of Current Programmed Control Topologies for Inverters

Abstract:This paper presents a comparative study on two types of current programmed instant control modes for inverters,

PWM and hysteresis type.Principle, static and dynamic performance are discussed. Realization circuits and

simulation results are presented.

Keywords:PWM, Inverter, Power converter, Control

中图法分类号：TN86文献标识码：A文章编号：02192713(2000)12－642－03

　　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[1]，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。

1三态DPM电流滞环跟踪控制方式

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[1]。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：ig－if>h时（h见图1，为电流滞环宽度，可按参考文献[1]P64式52选取）S1、S4导通，UAB=＋E，＋1状态；ig－if－h时S2、S3导通，UAB=－E，－1状态；|ig－if|h时S1、S3或S2、S4导通，UAB=0，0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CLK(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。

　　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－1和0状态间切换，只有U0过零点附近才有少量的＋1和－1之间的状态跳变，从而使输出脉动减小。

2电流型准PWM控制方式

图1三态DPM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，S1、S2以高频互补方式工作。其基本工作原理：

　　(1)ig正半周，即ig>0时

　　比较器CMP1输出高电平，S3一直关断。

　　时钟信号CLK的上升沿将触发器RS1置1，S1、S4导通，S2关断，UAB为＋E，iL按式(1)上升

M1=diL/dt=(E－U0)/L(1)

当iL升至if>ig时RS1翻转，S1关断、S2导通，UAB为0，iL按式(2)变化

M2=diL/dt=－U0/L(2)

若U0>0，则iL下降，至开关周期结束；而若U00，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0）；