固緯電子電力電子教學(xué)小課堂 | 第十六講: PEK-110模塊之單相獨立逆變器

PTS-系列之PEK-100系列教學(xué)

PEK-110模塊之單相獨立逆變器

寫(xiě)在前面的話(huà)

經(jīng)過(guò)前幾期對于PTS-800中基本的電路圖拓撲結構的學(xué)習，我們已經(jīng)掌握了基本的電路模型。從PEK-100系列開(kāi)始，在固有電路拓撲基礎上開(kāi)始對電路的控制方式進(jìn)行學(xué)習。本期將針對單相全橋逆變PEK-110的控制方式以及與新能源中光伏發(fā)電結合探究最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)的學(xué)習。

PEK-110單相逆變器

實(shí)驗原理：

單相全橋逆變器采用雙閉環(huán)控制的單極性倍頻調制，外環(huán)是電壓回路，電壓環(huán)的輸出作為內環(huán)的給定信號。內環(huán)是電感電流回路，給定信號是電壓環(huán)的輸出。電流環(huán)的輸出信號作為調制波與載波進(jìn)行比較得到逆變器的控制信號。接下來(lái)，我們將分析電壓電流雙環(huán)的設計以及增添了電壓有效值回路提高了電壓調整率。

電流環(huán)設計：

根據電感兩端的電壓公式可以畫(huà)出上圖，為了抵消電容電壓對回路的擾動(dòng)，我們采取了前饋控制。對于控制器Gi的設計，可以采取P、PI以及Type 2等控制方式。本次我們選擇較為簡(jiǎn)單的P控制器進(jìn)行設計。令Gi=k1，則傳遞函數如下：

故：

其中Ui為開(kāi)關(guān)頻率的十分之一到八分之一。

電壓環(huán)設計：

電壓回路控制方塊圖如圖所示。假設電流回路響應之帶寬較電壓回路帶寬高四倍以上，則電流回路之響應在分析電壓回路響應時(shí)可以被視為1。電壓回路控制器亦采用前向控制與反饋控制并用，由于有感測負載電流，因此電壓控制器利用感測的負載電流加入電流命令中作為前向控制用以直接消除負載電流對于電壓回路的擾動(dòng)。

電壓環(huán)的設計也可以采用P或者PI控制器。電壓環(huán)的帶寬為電流環(huán)的四分之一。如果采用P控制器，令Gv=K2，則：

電壓有效值回路：

為了使逆變器有更好的電壓調整率，在電壓環(huán)的參考電壓處增加了一個(gè)電壓有效值回路。將輸出電壓的有效值與給定電壓有效值進(jìn)行比較，獲得的誤差經(jīng)過(guò)控制器后與參考電壓最大值進(jìn)行疊加然后乘以標準正弦量作為電壓環(huán)的給定量（一般情況下為了獲取準確的有效值，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器以及帶通濾波器進(jìn)行濾波）。

實(shí)驗效果：

輸出電壓波形（電壓的采樣增益為1/80，對于有效值40伏的電壓采樣信號有效值約為0.5V）

總　結：

經(jīng)過(guò)以上對單相逆變器常見(jiàn)的雙閉環(huán)控制方式的講解有助于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習了解雙閉環(huán)控制器的設計流程。固緯電子在電力電子教學(xué)方向致力于為老師減少壓力，緩解學(xué)生的學(xué)習壓力，因此開(kāi)創(chuàng )了全新的理論與實(shí)踐相結合的教學(xué)模式，還請各位老師同學(xué)進(jìn)行了解轉發(fā)。

附：為了提供學(xué)生更加豐富的學(xué)習資料，本次我們提供了matlab的仿真文件，感興趣的可以點(diǎn)贊轉發(fā)，在文章下面留言以及聯(lián)系方式或郵箱可以免費提供仿真文件。

仿真效果圖：