比比看,DPM/PWM两种逆变电源控制方式谁更优?
③若if降至ig-h,则CMP4翻转为1,RS3清零,S3关断,负载通过D1、D4续流,UAB为+E,iL按式(1)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1状态和0状态(或-1状态和0状态)间转换;二者反相时,滞环才起作用,它使逆变器在1,0和-1三种状态间转换。
静态性能的比较
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能。电路参数:E=180VDC,L=1mH,C=20μF;调制频率为f;输出:U0=115VAC、fo=400Hz;额定负载:1kVA电流和电压反馈系数分别为0.4167和0.25;电压调节器为PI型:放大倍数Ap=13?5,时间常数τ1=0.27ms;
表1为不同负载和不同调制频率下U0与基准电压Ur的静态误差和U0的THD。
图3:起动及突加突降负载动态响应过程
(a)三态DPM电流滞环跟踪控制方式(b)电流型准PWM控制方式静差定义为:
(1)调制频率f较低时,电流型准PWM波形失真较严重,但其THD随f升高而迅速减小。
(2)功率开关管在电流型PWM方式时的平均开关频率高于滞环方式,这意味着前者的开关损耗较大。
(3)电流型PWM方式下,谐波分量集中在调制频率及其整倍数附近,而电流滞环跟踪控制方式下UAB的谐波比较平均地分布在较宽的范围内,调制频率较低时容易产生较大的噪音。
(4)输出电压静差基本不受电流跟踪方式、调制频率影响,主要取决于电压调节器参数,也受主电路参数影响。
动态性能的比较
由于开关点的离散性,DPM电流跟踪控制方式在控制电路中引入了一个时间常数为1/f的等效纯滞后环节,对闭环系统的稳定性和动态性能有不利影响。图3为起动及负载变化时两种控制方式下的电感电流iL和输出电压U0仿真波形。可见,PWM方式下的动态性能较好,特别是调制频率较低时,差别更明显。但随着调制频率的提高,滞后时间常数减小,滞环方式的动态性能明显改善,接近于PWM方式。
改变PI电压调节器参数(减小放大倍数或增大积分时间常数)可以改善动态响应的稳定性、减小动态压降,但又将增大静态误差,即重载时的电压降落,延长调节时间。换言之,在达到同样动态性能的前提下,电流型PWM控制方式允许较大的放大倍数或较小的积分时间常数,从而获得更好的静态性能。
结语
三态DPM电流滞环跟踪控制方式实现简单,开关损耗较低、失真较小。电流型准PWM控制方式可以获得较好的动态性能,特别是系统稳定性及较小的输出电压降落,电路实现比较复杂,适于调制频率较低或
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