電力電子系統(tǒng)建模及控制7-第八章

逆變器看成是三個(gè)輸出電壓相位互差120°由圖7-2，可以推出輸出電壓V0(s)和ab兩點(diǎn)電壓Vi(s)之間的傳遞函數(shù)1Vs

1Gs

（7-s

Lsr

rCs1

RGs

Ls1R

（7- viE(

(7式中，S為開關(guān)函數(shù)vi不連續(xù)。對(duì)式(7-3)求開關(guān)周期平均，得TT TT

(7T DtTs

(7由圖7-3得D2

1

(7TTs所以

E

(7s s

(7 Vi

ss

(7從式(7-9)可以看出，在S中，載波頻率以看成是一個(gè)比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)即為K。結(jié)合式(7-1)和式(7-9)，可得到調(diào)制輸入至逆變器輸出的傳遞函Gs

s

s

E Vs

Vs

s

r

(7

LCs

rCs1R R

逆變器中，逆變器的輸出LC濾波器在圖7-2中，忽略電感電阻及線路阻抗，Vos

2Gs Vs

s21s

s2

s2

(7

式中

為無阻尼自然振蕩角頻率，

為阻尼比LC這是一個(gè)典型的二階振蕩系統(tǒng)，頻率特性LC2

Ae

j22j2

(7 1

j2n 式1 1 22 nnL

20lg

20

(71在 的低頻段1

L

0在 1的高頻段在

L40lg所以，低頻段漸近線是一 貝的水平線而高頻段漸近線是一條斜率為-40dB的直線這兩條線相交處的交接頻率 1接頻率附近，幅頻特性與漸近線之間存在定的誤差，其值取決于阻尼比ξ的值，阻比愈小，則誤差愈大。

7在數(shù)幅頻特性上出現(xiàn)峰值。該二階LC低通濾器系統(tǒng)的波特圖如圖7-6所示ξ。選擇S逆變器的輸出LC濾波器的轉(zhuǎn)

fn

頻率?s，它對(duì)開關(guān)頻率以及其附近頻帶的關(guān)頻率?s=16kHz取LC濾波器的轉(zhuǎn)折頻率11fn11

fs

1

(7也就

(7-40dB的衰減t2 2

1

Vtri

(7在穩(wěn)定后的理想系統(tǒng)中，輸出電壓vo可表示vo

(7在t2時(shí)間內(nèi)流過濾波器電感的脈動(dòng)電流?iL

v

Evo

Ts

vmVtriE

T

vm s1 m 2 Vtri

從上式可以看出，當(dāng)vm=0時(shí)，電流脈得

(7L

2Lfs值成反比。結(jié)合式(7-19)和式(7-15)，最后取濾波電感和電容△ILmaxmax

2Lfs

2660

(7LC濾波器的轉(zhuǎn)折頻率1fn 1

7由于阻尼比ξLC 2RLC

7在數(shù)字控制系統(tǒng)中，控制參數(shù)的設(shè)計(jì)有本文中所采用的控制方法是電壓瞬時(shí)值為被控對(duì)象，其中K=E／Vtri(參見式7-17)為 信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后對(duì)逆變橋的半導(dǎo)體開進(jìn)行控制瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)參數(shù)設(shè) G1s

71fn 71fz

7波器的轉(zhuǎn)折頻率，則在低頻段可以得到比1fc1

fn

726補(bǔ)償后的內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)Gs

KipsKii

727 LCRs2Ls由于在穿越頻率處，回路增益為1，再結(jié)合(7-25)得

2KRLCRs2LsKRLCRs2Ls

7 ii

sj2式中K=E=380(在設(shè)計(jì)時(shí)把三角載波的幅值當(dāng)成H1s

2.63104s

729后的幅頻特性。圖b中曲線1為補(bǔ)償前被控統(tǒng)的相頻特性；曲線2為PI控制器的相頻特性曲線3為補(bǔ)償后的相頻特性。從相頻特Gcs1 s s

7

(R

p 平均值外環(huán)設(shè)Kw

Gc

sj2

(7所以可以把外環(huán)控制框圖由圖7-13簡化成7-14

2

K K KwKw(KwpsKwis

(7 sj2H2(s)

0.107ss

(7外環(huán)閉環(huán)的傳遞函數(shù) (s)

H1(s)Kw 1

H1(s)Kw Kw(1K )s

(7 閉環(huán)的相頻特性要的電壓幅值信號(hào)有兩種方法，法是把量采樣后進(jìn)行控制；另法是在數(shù)字控制積值中求得輸出電壓的幅值。第法中，

(7用這個(gè)累積值就可以得到輸出電壓幅值7.4模擬控制器的離散e(t)，調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)為Kp，積分時(shí)間常為Ti，則PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)u(s)

1e(s)

(7把式(7-36)寫成時(shí)域方程u(t)

e(t)

(7 p i u(k)Kp

e(k)Te(n)Ts

(7 in0 u(k

1)

1)

k

(7p

sn0 式中，Ts為調(diào)節(jié)器的采樣周期u(k)u(k)u(k1)K[e(k)e(k1)] Tse(k

(7 i也可以寫u(k)

1)u(K

Kpi

)e(k)

Kpe(k

(7分方程，可進(jìn)一步寫u(k)

e(k

7paK(1Tsp式

(7

iaKi 上面各式中，各符號(hào)意義如下e(k-1)：第k-1次采樣時(shí)，給定量和反饋量之的差值圖7-18中畫出了延時(shí)環(huán)節(jié)的波特圖，圖頻特性。從圖中可以看出，在整個(gè)頻域內(nèi)為dff

(7時(shí)環(huán)節(jié)的存在會(huì)使系統(tǒng)的能力下降，嚴(yán)T4：三相電壓內(nèi)環(huán)計(jì)算T5：處理內(nèi)外環(huán)計(jì)算一些其他任務(wù)(如一些表7-2中，瞬時(shí)值控制內(nèi)a

(7

(7a

a1

(7a

4

15

(72K 2K1a′1、a′2，計(jì)算方法如下a

(7 a

0.107

(7 7.5本章小控制器進(jìn)行了比較第8DC/DC統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型及均流控均流方法有以下幾種：輸出阻抗法、下面介紹幾種代表性的均流方法輸出阻抗法是通過調(diào)節(jié)DC/DC變換器的Vo

時(shí)，模塊的輸出電壓為Vomax。

1I1

(8DC/DC變換器#2輸出特性

Io11RIo2R2

(8變換器#2輸出特性。#l的輸出特性斜率小，這種方法又稱為自動(dòng)主從控。塊不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng))，而且有現(xiàn)成的均流所有模塊通過一根均流母線相互連接與均流母線發(fā)生聯(lián)系，模塊能夠熱插拔，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的維修。若將圖8-4中a、b兩點(diǎn)間的二極管用電流都自動(dòng)各模塊平均輸出電流。顯然與最Vin

(8均流的目的。平均電流法以其簡單、實(shí)用、均平均均流法的DC/DC變換器模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)均流。引人均流環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)工作。所以分析模塊均流之前，需要激變換器由兩個(gè)雙管正激變換電路并聯(lián)得波電容的等效串聯(lián)電阻G(s)

vo(s)

nVinRL(1

d(s)

LC(Rr)s2(LrrrRrR)s(Rr L )的傳遞函數(shù)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Tv(s)

(s)

(8L=300μH，rL=0.05Ω，C=380μF，rc=0.02Ω假 的傳遞函數(shù)為常數(shù)Fm=1/Vm，Vm為鋸齒Gcv(s)

1)(

(8絡(luò)后，系統(tǒng)的開環(huán)波特圖如圖8-10所示，相 Z

L式中，rs是檢測電流的取樣電阻；ZL是模塊載阻抗

R(r1/sC)ZL

RLrc1/第j個(gè)模塊的輸出電流信號(hào)

rsZL

所有并聯(lián)模塊合成的均流信號(hào)1

njn

式(8-13)寫成分式

(8VIVI1VI2用小信號(hào)描v

(vI1 n

vI

vI

。代表每個(gè)模