PWM逆变器双闭环控制的仿真研究

《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　ＰＷＭ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ　郭志坚’　于少娟　兖文宇’　（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ＰＷＭ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　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　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｆｉｒｓｔｌｙ．ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ　ｔｈｅ　ＭＡＴＬＡＢ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＰＷＭ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ＰＷＭ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｐｏｗｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｔ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ　ＰＩ　ｃｌｏｓｅｄ　ｌｏｏｐ，ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ＰＩ　ｃｏｎｔｒ，●●●●●●●●●●Ｃ　●●●●●●●【ｏｌｌｅｒ　ｐａｒａｍｅ—　　ｔｅｒｓ　ｔｈｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｐｏｌｅ　ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ．Ｌａｓｔｌｙ，ｉｔ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　Ｍａｔｌａｂ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ　ｌｏｏｐ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃａｎ　ｏｂｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｇｏｏｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ａｎｄ　ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＷＭ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｄｏｕｂｌｅ　ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ　ＰＩ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｏｌｅ　ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ　０　　一Ｌ　７　Ｄ　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　吾｛　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。　１Ｉ鲁＝鲁吾卜吾‘　＋　Ｄ　一Ｌ　：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　丢　一　｝ｃ　一Ｃ　Ｄ　ｌ＿　广泛的应用。　１　逆变器系统模型　为了方便控制器的设计，首先建立单相ＳＰＷＭ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　Ｊ＝　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。　｛　Ｂ“　２　（３）　其式中　ｕ　图１单相全桥逆变器　＝［一　一至］，Ｂ＝［　一　］，Ｃ＝　．　Ｇ（ｓ）＝——　—一　（４）　ＬＣｓ￣＋ｒｃｓ＋１　谐振频率∞＝　阻尼比∈＝专、／　。　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）