基于交流調(diào)節(jié)器的400 Hz單相逆變器設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器對(duì)交流控制系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力弱的問題，基于伺服控制系統(tǒng)中的直流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)交流調(diào)節(jié)器的理論，將一種新型交流調(diào)節(jié)器引入到逆變電源控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)，對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中高增益頻帶過窄問題進(jìn)行了分析，并介紹了改進(jìn)措施和參數(shù)選取依據(jù)。通過設(shè)計(jì)基于該交流調(diào)節(jié)器的400 Hz單相逆變器的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了采用該方法得到的交流調(diào)節(jié)器可消除靜態(tài)誤差并具有快速的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性。
關(guān)鍵詞：逆變器；交流調(diào)節(jié)器；零穩(wěn)態(tài)誤差

1 引言
關(guān)于逆變器控制技術(shù)，傳統(tǒng)逆變器采用電壓有效值外環(huán)控制，只能實(shí)現(xiàn)輸出電壓有效值的恒定控制，不能保證輸出電壓波形質(zhì)量，并且在非線性負(fù)載條件下，輸出電壓諧波含量大且波形嚴(yán)重失真。同時(shí)，電壓有效值外環(huán)控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢。其原因是傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器只能對(duì)直流信號(hào)做到穩(wěn)態(tài)時(shí)的零誤差調(diào)節(jié)。
為實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備穩(wěn)態(tài)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)良性能，現(xiàn)代逆變電源大多采用瞬時(shí)值反饋控制，解決了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢的問題。但這種控制方法的給定信號(hào)和輸出信號(hào)都是正弦交流信號(hào)，若直接使用傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器依然存在穩(wěn)態(tài)誤差。因此需要尋找一種靜態(tài)交流調(diào)節(jié)器，它能直接作用于交流信號(hào)，并能獲得零相位和幅值的誤差?；谏鲜龇治觯瑢⑺欧到y(tǒng)中直流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)交流調(diào)節(jié)器的理論應(yīng)用于逆變器的控制系統(tǒng)，提出一種新型靜態(tài)交流調(diào)節(jié)器，并將其應(yīng)用于400 Hz單相逆變器的控制，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)響應(yīng)快且可以消除交流控制系統(tǒng)中的靜態(tài)誤差。

2 交流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)
2．1 交流調(diào)節(jié)器原理
交流控制系統(tǒng)是將系統(tǒng)的工作頻點(diǎn)從零頻率點(diǎn)移到某一頻率點(diǎn)ω=ωo的控制系統(tǒng)。對(duì)于交流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的要求：調(diào)節(jié)器僅對(duì)交流誤差信號(hào)的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不影響其載波信號(hào)相位。即若調(diào)節(jié)器不影響載波信號(hào)的初相位，將達(dá)到僅調(diào)節(jié)交流載波信號(hào)的幅值而不改變其初相位的控制效果，那么此調(diào)節(jié)器可作為交流調(diào)節(jié)器使用。

由式(6)可見，若獲得了針對(duì)ejωit的直流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器HDC(jωi)，則可得相應(yīng)的交流調(diào)節(jié)器HAC(jωi)。因此，交流控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法為：設(shè)計(jì)直流控制器HDC(jωi)，通過式(6)獲得相應(yīng)的交流控制器HAC(jωi)，用于交流控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。然而，在復(fù)頻域中由式(6)求解HAC(jωi)比較困難，為方便獲得HAC(jwi)有以下定理。