SPWM變頻電源雙閉環(huán)控制的設(shè)計(jì)和研究
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圖3(b)給出了Kip＝6時,不同負(fù)載的電流閉環(huán)幅相曲線，從仿真曲線可以看出電流內(nèi)環(huán)具有帶通濾波器的特性，且除空載具有更寬的帶寬外帶寬基本不受負(fù)載變化的影響。
4.2 電壓環(huán)的設(shè)計(jì)
由圖2，可得未加電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)的等效開環(huán)傳遞函數(shù)：
其不同負(fù)載下系統(tǒng)的幅相曲線如圖5(a)所示,可以看出，系統(tǒng)低頻增益很小，輸出穩(wěn)態(tài)誤差很大，高頻衰減不快，因而需要加入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償環(huán)節(jié)加以校正，通常可采用PI控制器作為電壓調(diào)節(jié)器。電壓環(huán)設(shè)計(jì)希望校正后系統(tǒng)低頻增益盡可能高，以盡量減小輸出正弦電壓的穩(wěn)態(tài)誤差；同時也希望盡可能消除高頻分量的影響，其高頻衰減盡可能快，且系統(tǒng)還需具備適當(dāng)?shù)南嘟窃６龋刂诡l率ωc足夠大，可以保證較快的動態(tài)響應(yīng)[4]。
加了PI控制器的系統(tǒng)等效開環(huán)傳遞函數(shù)為：
其中，Kvf為電壓環(huán)反饋系數(shù)，由輸出電壓與給定電壓之間的對應(yīng)關(guān)系求得，這兒取0.036。圖6(a)是積分參數(shù)固定時，比例參數(shù)變化時相應(yīng)的幅相曲線；圖6(b)為比例參數(shù)固定時，積分參數(shù)變化時相應(yīng)的幅相曲線。從6(a)中可以看出在積分參數(shù)一定的情況下，改變比例參數(shù)，相頻曲線保持恒定，而幅頻曲線則隨著Kp的變化而變化，當(dāng)Kp增加時，低頻增益變大（穩(wěn)態(tài)誤差變?。?，截止頻率增加即響應(yīng)速度變快。截止頻率ωc要合理選擇：因?yàn)棣豤太小，系統(tǒng)響應(yīng)速度太慢；ωc太大，則系統(tǒng)穩(wěn)定性就差，一般需滿足下式：
式中，fc為開關(guān)頻率。根據(jù)輸出頻率的變化范圍最大頻率輸出是1K，開關(guān)頻率是25K，根據(jù)式(5)可選定曲線2為最優(yōu)曲線。
從圖6(b)可以看出積分常數(shù)Ti改變時，對截止頻率和低頻增益影響很小，而對相頻特性影響則很大，從而影響穩(wěn)定裕度。工程上要求穩(wěn)定裕度取在45o左右，過低于此值，系統(tǒng)的動態(tài)性能較差，且對參數(shù)變化的適應(yīng)能力較弱；過高于此值，意味著對整個系統(tǒng)及組成部件要求較高，因此造成實(shí)現(xiàn)上的困難，所以選擇曲線2為最優(yōu)曲線，即Ti=40us。綜合上述分析，可以選定合適的比例常數(shù)、積分常數(shù)。
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