单相级联逆变器的控制技术研究

本文基于一种以级联逆变器为核心的模板化航空静止变流器,介绍了级联逆变器的拓扑结构,其具有模块化程度高、能量分布变换和高效率等优势。针对级联逆变器讨论其PWM调制技术,在比较几种PWM调制技术的基础上,对该级联逆变器采用倍频载波移相调制技术,其输出不含载波谐波,边频谐波次数比二阶和三阶调制的边频谐波次数提高一倍,等效开关频率也提高一倍。同时分析了单闭环控制、双闭环瞬时值控制等控制策略,提出采用电压有效值和电感电流瞬时值双闭环控制策略。外环采用电压有效值反馈,调节输出电压,内环采用电感电流瞬时值反馈,提高系统动静态特性,并对采用该方案的级联逆变器进行了全面分析。相比较其他控制方案,其具有控制电路简单、电压输出精度高、系统稳定和自然限流保护等优点。通过MATLAB软件建立本系统大信号模型,仿真确立了逆变器的控制参数。根据控制方案设计了采用数模混合方案的控制电路,电压外环采用DSP控制,实现输出电压有效值计算、PI调解、输出限幅等操作,电流内环采用模拟电路实现,并基于复杂可编程逻辑器件CPLD设计了载波移相电路和死区产生电路,简化控制电路。设计样机,实验研究验证了该逆变器稳定性及外特性良好。