閉環(huán)反饋控制功率電子變換系統(tǒng)不穩(wěn)定性抑制技術(shù)
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以一臺(tái)1KVA 270VDC/115V400HzAC航空靜止變流器為例，Lf=1mH，Cf=4uF，開關(guān)頻率FS=50KHz，電壓?jiǎn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/閉環(huán)反饋控制">閉環(huán)反饋控制，空載時(shí)傳統(tǒng)無阻尼輸出濾波器的輸出電壓仿真波形如圖6a所示，uAB為濾波電感前端電壓，uO為濾波器輸出電壓?？芍獮V波器的無阻尼自然振蕩頻率ωn=15811rad/s=2pfn=2p*2518，fn=2518Hz。圖6a所示擾動(dòng)諧波振蕩頻率約為400*15=6000Hz，約為2.4倍fn，這是因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/閉環(huán)反饋控制">閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用加快了擾動(dòng)諧波的振蕩頻率。以一個(gè)無阻尼自然振蕩周期Tn=1/fn時(shí)間內(nèi)，式（8）中第二項(xiàng)幅值衰減到0.378倍(1/e)作為Rf的大致計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。則有公式
從仿真波形可看出，空載時(shí)可控諧振阻尼LC輸出濾波器具有很好的振蕩抑制作用，使得輸出電壓波形質(zhì)量高。圖6c~f為相應(yīng)的原理試驗(yàn)波形，可見負(fù)載時(shí)傳統(tǒng)無阻尼輸出濾波器的輸出電壓波形穩(wěn)定光滑（圖6c），而空載時(shí)傳統(tǒng)無阻尼輸出濾波器的輸出電壓波形存在擾動(dòng)諧波振蕩（圖6d）；從圖6d中可知擾動(dòng)諧波振蕩頻率約為400*13=5200Hz，約為2.1倍fn，比仿真值略小。在采用可控諧振阻尼LC輸出濾波器后，空載或負(fù)載時(shí)輸出電壓波形都變得穩(wěn)定光滑（圖6e、f）。原理試驗(yàn)波形與仿真波形一致，證實(shí)了理論分析及仿真結(jié)果正確。
5、 結(jié)論
（1）、有源超前補(bǔ)償能改善系統(tǒng)的響應(yīng)速度；有源滯后補(bǔ)償能使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。功率電子變換系統(tǒng)中常用的滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)為比例-積分（PI）環(huán)節(jié)。對(duì)于次諧波振蕩，可采用斜坡補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行消除。
?。?）、采用電流斷續(xù)導(dǎo)通DCM模式技術(shù)和電流控制兩態(tài)（三態(tài)）調(diào)制技術(shù)可使LC輸出濾波器由二階系統(tǒng)降為一階系統(tǒng)，從而使得系統(tǒng)變得高度穩(wěn)定。
?。?）、在空載或輕載場(chǎng)合，變換器的輸出易出現(xiàn)擾動(dòng)諧波振蕩，對(duì)此本文提出的可控阻尼輸出濾波器能夠有效進(jìn)行抑制。該可控阻尼輸出濾波器具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、易實(shí)現(xiàn)、振蕩抑制效果明顯、損耗低等優(yōu)點(diǎn)。
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評(píng)論