單相獨(dú)立逆變器實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理：

單相全橋逆變器采用雙閉環(huán)控制的單極性倍頻調(diào)制，外環(huán)是電壓回路，電壓環(huán)的輸出作為內(nèi)環(huán)的給定信號(hào)。內(nèi)環(huán)是電感電流回路，給定信號(hào)是電壓環(huán)的輸出。電流環(huán)的輸出信號(hào)作為調(diào)制波與載波進(jìn)行比較得到逆變器的控制信號(hào)。接下來，我們將分析電壓電流雙環(huán)的設(shè)計(jì)以及增添了電壓有效值回路提高了電壓調(diào)整率。

電流環(huán)設(shè)計(jì)：

根據(jù)電感兩端的電壓公式可以畫出上圖，為了抵消電容電壓對(duì)回路的擾動(dòng)，我們采取了前饋控制。對(duì)于控制器Gi的設(shè)計(jì)，可以采取P、PI以及Type 2等控制方式。本次我們選擇較為簡(jiǎn)單的P控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。令Gi=k1，則傳遞函數(shù)如下：

故：

其中Ui為開關(guān)頻率的十分之一到八分之一。

電壓環(huán)設(shè)計(jì)：

電壓回路控制方塊圖如圖所示。假設(shè)電流回路響應(yīng)之帶寬較電壓回路帶寬高四倍以上，則電流回路之響應(yīng)在分析電壓回路響應(yīng)時(shí)可以被視為1。電壓回路控制器亦采用前向控制與反饋控制并用，由于有感測(cè)負(fù)載電流，因此電壓控制器利用感測(cè)的負(fù)載電流加入電流命令中作為前向控制用以直接消除負(fù)載電流對(duì)于電壓回路的擾動(dòng)。

電壓環(huán)的設(shè)計(jì)也可以采用P或者PI控制器。電壓環(huán)的帶寬為電流環(huán)的四分之一。如果采用P控制器，令Gv=K2，則：

電壓有效值回路：

為了使逆變器有更好的電壓調(diào)整率，在電壓環(huán)的參考電壓處增加了一個(gè)電壓有效值回路。將輸出電壓的有效值與給定電壓有效值進(jìn)行比較，獲得的誤差經(jīng)過控制器后與參考電壓最大值進(jìn)行疊加然后乘以標(biāo)準(zhǔn)正弦量作為電壓環(huán)的給定量（一般情況下為了獲取準(zhǔn)確的有效值，需要經(jīng)過一個(gè)低通濾波器以及帶通濾波器進(jìn)行濾波）。

實(shí)驗(yàn)效果：

輸出電壓波形（電壓的采樣增益為1/80，對(duì)于有效值40伏的電壓采樣信號(hào)有效值約為0.5V）

總 結(jié)：

經(jīng)過以上對(duì)單相逆變器常見的雙閉環(huán)控制方式的講解有助于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)了解雙閉環(huán)控制器的設(shè)計(jì)流程。

仿真效果圖：