逆变电源双环控制技术的研究与设计

卢云 杨世凯 何文涛

【摘要】通过对逆变电源的数学模型分析，以电感电流和电容电压为反馈量进行闭环控制。双环控制方案的电流内环扩大逆变器控制系统的带宽，使得逆变电源动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。最后，通过仿真和实验结果，表明所设计的双环控制策略具有电流跟踪快速，电压稳定稳定的特点。

1 引言

交流移动设备使用量越来越多，如何将直流电源变为稳定的电能提供给设备已成为研究热点。近年来4G技术的快速发展，移动应急通信基站需要大量的逆变电源。在研项目正在建设一个移动电源研究平台，将直流电通过一台逆变电源转变成设备所需的交流电源，该逆变器是系统的一个关键部件。在此为移动逆变电源研究平台设计了以电感电流和电容电压为反馈变量双闭环的控制策略，通过该逆变电源，为移动交流用电设备提供稳定可靠的电能。

2 逆变电源的工作模式

逆变电源工作在如图1所示的四象限模式下，实现能量从交流侧移动设备和储能电池的双向流动。一、三象限逆变电源向移动负载设备输出电能，二、四象限逆变电源从移动设备回收能量。

3 逆变电源的模型

电流内环控制结构框图如图3，经过电流霍尔采集逆变电源输出电流 与设定电流值 做差运算，通过 调节，产生给定信号 。设定电压 前馈叠加电容电压，在输出滤波电感上得到电流控制信号。可得电流环传递函数

图4 电压外环控制结构框图

电压外环控制结构框图如图4，经过电压霍尔采集输出电压信号 与设定值 做差运算，通过 调节，产生给定信号 。电感电流信号前馈得到电流的误差信号 ， 乘上电流霍尔系数1/ ，叠加电感电流，在输出电容上形成输出电压信号。可得电压环传递函数

5 仿真与实验

逆变电源的参数如下，直流侧电源电压Vd = 200V，开关频率10KHz，三角载波峰值5V，电流霍尔0.2V/A，电压霍尔100：1，滤波电感1mH，滤波电容30uF，负载20Ω。仿真波形如下

图5在0.0875秒，设置负载突变为10Ω。输出电压的动态响应过程为2m秒，动态响应速度快，波形质量无明显变化。图6带整流桥负载，输出电压波形谐波低，电能质量高。

6 结论

双环控制方案的逆变电源动态响应加快，带宽范围大，输出电压的谐波含量小，非线性负载适应能力强。

参考文献：

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