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《逆變器帶非線性負(fù)載時的輸出電壓控制技術(shù).pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第28卷第1期華中理工大學(xué)學(xué)報VOI.28NO.12OOO年1月J.~uaZhOngUniV.OfSci.gTech.Jan.2OOO逆變器帶非線性負(fù)載時的輸出電壓控制技術(shù)%熊蕊何定橋(華中理工大學(xué)電力工程系D摘要:分析了逆變器帶非線性負(fù)載時波形畸變的原因和影響將波形畸變分成瞬態(tài)畸變和穩(wěn)態(tài)畸變并針對不同畸變給出了幾種不同的控制方式即根據(jù)非線性負(fù)載投入瞬間的沖擊電流大小采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)輸出電壓幅值的限流方法以改善瞬態(tài)畸變程度;采用瞬時值波形反饋~無差拍控制技術(shù)來補(bǔ)償穩(wěn)態(tài)畸變波形.給出了實驗結(jié)果研究結(jié)果對改善逆變器輸出波形具有指導(dǎo)意義.關(guān)鍵
2、詞:正弦波逆變器;非線性負(fù)載;波形畸變;控制中圖分類號:TM919文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1OOO-8616(2OOODO1-OO41-O3恒頻恒壓SPWM逆變電源廣泛地應(yīng)用于引起輸出電壓瞬間的畸變.UPS系統(tǒng)和車~船載移動電源等重要場合.在工設(shè)沖擊性負(fù)載在電壓峰值時投入輸出電壓頻獨立電力系統(tǒng)中逆變器的負(fù)載可能具有各種瞬間降為零1/1O周期后恢復(fù)正常如圖1所示.不同性質(zhì)(線性或非線性D當(dāng)某一負(fù)載投入運(yùn)行根據(jù)傅里葉級數(shù)分解其基波為82.6%即此時時可能引起逆變器電壓幅值瞬間急劇下降或波基波損失為17.4%.若無畸變時輸出電壓為形畸變對其
3、他正在運(yùn)行的部分負(fù)載設(shè)備造成影22OV那么瞬態(tài)畸變時基波僅為182V左右.考響如繼電器或計算機(jī)控制系統(tǒng)因供電電壓突變慮其他因素(電壓調(diào)節(jié)特性和穩(wěn)態(tài)畸變D時基造成瞬時掉電復(fù)位而失控或丟失數(shù)據(jù).研究逆變波成分更低就可能使某些負(fù)載出現(xiàn)瞬時掉電復(fù)電源在不同負(fù)載時的電壓特性并采用合適的控位故障.制技術(shù)加以改善是十分必要的.1電壓波形畸變因素分析SPWM逆變器輸出電壓波形產(chǎn)生畸變的主要原因有:a.PWM調(diào)制方式和死區(qū)效應(yīng);b.輸出濾波器參數(shù)變化;c.負(fù)載性質(zhì)變化(尤其是整圖1沖擊性負(fù)載在電壓峰值投入時流橋類非線性負(fù)載D造成強(qiáng)擾動.的波形示意圖在逆
4、變器應(yīng)用場合造成波形畸變的主要原若控制沖擊性負(fù)載在電壓峰值投入時輸出電因為c畸變分為瞬態(tài)畸變和穩(wěn)態(tài)畸變兩種.壓瞬間降為峰值的1/3仍設(shè)1/1O周期后恢復(fù)正1.1瞬態(tài)畸變分析常則可計算出其基波為88.7%基波損失為當(dāng)整流橋類非線性負(fù)載突然投入電網(wǎng)運(yùn)行11.3%.可見此時瞬態(tài)畸變造成相關(guān)負(fù)載設(shè)備瞬時特別是在逆變器輸出正弦電壓的峰值時投入時掉電復(fù)位的可能性減小.因此在沖擊性負(fù)載投其沖擊性充電電流對逆變器而言相當(dāng)于瞬間過載入時采用合適的抗沖擊限流控制手段按沖擊性甚至短路.為了不損壞逆變器開關(guān)管通常應(yīng)采用電流大小自適應(yīng)調(diào)節(jié)所降低的電壓幅值則可能
5、必要的瞬時限流措施或是瞬時封鎖開關(guān)元件驅(qū)使瞬時畸變程度減輕對于保障供電品質(zhì)具有重動脈沖待電流恢復(fù)正常再開放脈沖;或是根據(jù)沖要的意義.擊電流的大小瞬時降低輸出電壓幅值待電流恢1.2穩(wěn)態(tài)畸變分析復(fù)正常再恢復(fù)輸出電壓幅值.但這些方法都可能圖2為一臺單相5O~Z逆變器突加整流性負(fù)收稿日期:1999-O8-2O.作者簡介:熊蕊(1956-D女副教授;武漢華中理工大學(xué)電力工程系(43OO74D.基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(59777O25D.4Z華中理工大學(xué)學(xué)報Z000年IG1(jc)ISiH(ct-G1(jc))整流橋通;VOut(t)
6、=IGZ(jc)ISiH(ct-GZ(jc))L整流橋斷.通過傅里葉級數(shù)分析可知V中含有豐富的Out(t)諧波分量導(dǎo)致波形畸變.因此波形畸變的原因是整流器的不同工作狀態(tài)對應(yīng)著不同拓?fù)涞臅r間圖Z突加整流性負(fù)載時的實測波形響應(yīng).載時的實測輸出電壓波形.沖擊性負(fù)載投入瞬間[1]最低電壓限制為峰值電壓的30%恢復(fù)時間小于2用瞬時值波形反饋改善波形T/10(ZTS)但其他正在運(yùn)行的部分設(shè)備仍出現(xiàn)瞬時掉電復(fù)位的故障現(xiàn)象這說明盡管波形瞬時瞬時值波形反饋是將輸出電壓波形(瞬時畸變不大但加上穩(wěn)態(tài)畸變以及輸出電壓調(diào)節(jié)特值)信息反饋給控制電路SPWM形成環(huán)
7、節(jié)的標(biāo)性精度有限(波形畸變造成平均值反饋量偏差增準(zhǔn)正弦波形成波形誤差正弦波用誤差正弦波形大)致使基波成分驟減仍可引起掉電復(fù)位故障.成SPWM調(diào)制波去驅(qū)動逆變橋開關(guān)管的通斷.當(dāng)分析圖3所示的單相橋式逆變器帶整流橋輸出電壓波形畸變時波形誤差正弦波則向相反方向畸變調(diào)制成非標(biāo)準(zhǔn)的SPWM波并經(jīng)逆變橋放大后使原波形畸變得到補(bǔ)償.設(shè)G為前述輸出電路的傳遞函數(shù)Gp(S)p(S)=G1(S)(整流橋通)或GZ(S)(整流橋斷).可將分段線性的G的輸出處理成一個線性部分傳遞p(S)函數(shù)G/的輸出和擾動AV(S)疊加而成;在不p(S)圖3逆變器帶整流性負(fù)
8、載時的等值電路過調(diào)制的情況下將SPWM調(diào)制及放大環(huán)節(jié)的傳非線性負(fù)載的電路整流橋開通時輸出電路的傳遞函數(shù)近似等效為一個線性增益K因此可以PWM遞函數(shù)為畫出如圖4所示的控制系統(tǒng)中加入波形反饋的G1(S)=VOut(S)/Vi
