SPWM逆變電源的數(shù)字化及并聯(lián)技術研究.pdf

1、數(shù)字化技術和并聯(lián)技術是SPWM 逆變器研究和應用的兩大熱點技術。數(shù)字控制SPWM 逆變器已成為當今逆變器發(fā)展的主流，雖然數(shù)字控制相比于模擬控制有諸多的優(yōu)勢，但傳統(tǒng)PID方案經(jīng)數(shù)字控制后，效果不如模擬控制。
　　 本文從零階保持和滯后一拍控制這兩個方面來研究：SPWM 逆變電源的數(shù)字控制對系統(tǒng)性能的影響。為使研究工作有效，先對采樣周期的研究范圍給予了限定，然后從P 閉環(huán)控制研究入手，進而對PI控制研究，分別將模擬控制逆變器、數(shù)字無

2、滯后一拍控制的逆變器和有滯后一拍控制的逆變器對比進行穩(wěn)定性分析，由此較為清晰地得出數(shù)字化過程對逆變器性能影響的相關結論，為分析和設計逆變器提供了指導：根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性條件可提供自然頻率ω n的上限值，作為設計逆變器濾波參數(shù)的參考的約束條件；經(jīng)研究可知，在采樣周期Ts>0.25Td（Td為阻尼振蕩周期），存在有滯后一拍控制的系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍大于無滯后一拍控制系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍的反?，F(xiàn)象，因此預測控制的引入并不是對任何采樣頻率都能夠有效地提升逆變器

3、的性能，在采樣周期Ts<0.25Td，預測控制對逆變器的性能有改善；在采樣周期Ts>0.25Td，預測控制的加入，反而會使逆變器的性能降低；本文首次揭示了按照數(shù)字控制理論大于十倍的系統(tǒng)閉環(huán)帶寬選取采樣頻率，存在數(shù)字控制逆變電源相對模擬控制性能下降的本質原因。
　　 本文通過時域仿真波形驗證了SPWM 逆變電源的數(shù)字化對系統(tǒng)性能影響的穩(wěn)定性分析所做的結論。在此基礎上，對SPWM 逆變電源的數(shù)字化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響做了頻域分析和根軌

4、跡分析。采樣周期、阻尼比、自然頻率、負載的變化以及滯后一拍控制給系統(tǒng)帶來的影響都可以歸結為它們對系統(tǒng)頻域穩(wěn)定裕度的影響。采樣周期的變化，引起控制對象零、極點位置的變化，從而引起根軌跡的變化。通過頻域分析和根軌跡分析，對于逆變器數(shù)字P控制、數(shù)字PI控制在低采樣頻率處存在的有滯后一拍控制的系統(tǒng)穩(wěn)定范圍大于無滯后一拍控制的系統(tǒng)穩(wěn)定范圍這一反?，F(xiàn)象給予解釋：
　　 通過頻域分析可知，它與逆變器在空載情況下是一個具有諧振峰的弱阻尼二階系統(tǒng)

5、有關；從根軌跡分析可知，滯后一拍的根軌跡受位于原點的開環(huán)極點的影響，隨著采樣頻率的降低，根軌跡越來越靠近單位圓內。
　　 數(shù)字化控制使得逆變器系統(tǒng)控制的靈活性提高，并使得高性能的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)實現(xiàn)更為容易。逆變器并聯(lián)不受功率等級局限而且通過組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)可提高可靠性。分散邏輯并聯(lián)控制方案為一種獨立并聯(lián)控制方式，通過它可實現(xiàn)真正的冗余并聯(lián)，本文對并聯(lián)技術的研究是基于分散邏輯并聯(lián)控制的PID電壓瞬時值控制的逆變電源的環(huán)流抑制策略。

6、在傳統(tǒng)的功率調節(jié)的環(huán)流抑制策略的基礎上，采用一種簡化的功率檢測的數(shù)字均流控制技術，該控制方案簡潔、實用，但同時指出基于功率調節(jié)的并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流抑制策略受并機阻抗性質的影響，而且在均流的響應快速性等方面均存在缺陷，為此采用基于瞬時平均電流跟蹤的環(huán)流抑制策略，并從阻抗分析的角度對其抑制環(huán)流的原理進行了研究，但該方案又存在著其均流調節(jié)器的調節(jié)能力有限等不足，故將基于瞬時平均電流跟蹤的抑制環(huán)流方案與簡化檢測的功率調節(jié)抑制環(huán)流方案二者結合以構成新型