电力电子系统建模及控制7-第八章

逆变器看成是三个输出电压相位互差120°由图7-2，可以推出输出电压V0(s)和ab两点电压Vi(s)之间的传递函数1Vs

1Gs

（7-s

Lsr

rCs1

RGs

Ls1R

（7- viE(

(7式中，S为开关函数vi不连续。对式(7-3)求开关周期平均，得TT TT

(7T DtTs

(7由图7-3得D2

1

(7TTs所以

E

(7s s

(7 Vi

ss

(7从式(7-9)可以看出，在S中，载波频率以看成是一个比例环节，比例系数即为K。结合式(7-1)和式(7-9)，可得到调制输入至逆变器输出的传递函Gs

s

s

E Vs

Vs

s

r

(7

LCs

rCs1R R

逆变器中，逆变器的输出LC滤波器在图7-2中，忽略电感电阻及线路阻抗，Vos

2Gs Vs

s21s

s2

s2

(7

式中

为无阻尼自然振荡角频率，

为阻尼比LC这是一个典型的二阶振荡系统，频率特性LC2

Ae

j22j2

(7 1

j2n 式1 1 22 nnL

20lg

20

(71在 的低频段1

L

0在 1的高频段在

L40lg所以，低频段渐近线是一 贝的水平线而高频段渐近线是一条斜率为-40dB的直线这两条线相交处的交接频率 1接频率附近，幅频特性与渐近线之间存在定的误差，其值取决于阻尼比ξ的值，阻比愈小，则误差愈大。

7在数幅频特性上出现峰值。该二阶LC低通滤器系统的波特图如图7-6所示ξ。选择S逆变器的输出LC滤波器的转

fn

频率ƒs，它对开关频率以及其附近频带的关频率ƒs=16kHz取LC滤波器的转折频率11fn11

fs

1

(7也就

(7-40dB的衰减t2 2

1

Vtri

(7在稳定后的理想系统中，输出电压vo可表示vo

(7在t2时间内流过滤波器电感的脉动电流∆iL

v

Evo

Ts

vmVtriE

T

vm s1 m 2 Vtri

从上式可以看出，当vm=0时，电流脉得

(7L

2Lfs值成反比。结合式(7-19)和式(7-15)，最后取滤波电感和电容△ILmaxmax

2Lfs

2660

(7LC滤波器的转折频率1fn 1

7由于阻尼比ξLC 2RLC

7在数字控制系统中，控制参数的设计有本文中所采用的控制方法是电压瞬时值为被控对象，其中K=E／Vtri(参见式7-17)为 信号经驱动电路后对逆变桥的半导体开进行控制瞬时值内环参数设 G1s

71fn 71fz

7波器的转折频率，则在低频段可以得到比1fc1

fn

726补偿后的内环传递函数Gs

KipsKii

727 LCRs2Ls由于在穿越频率处，回路增益为1，再结合(7-25)得

2KRLCRs2LsKRLCRs2Ls

7 ii

sj2式中K=E=380(在设计时把三角载波的幅值当成H1s

2.63104s

729后的幅频特性。图b中曲线1为补偿前被控统的相频特性；曲线2为PI控制器的相频特性曲线3为补偿后的相频特性。从相频特Gcs1 s s

7

(R

p 平均值外环设Kw

Gc

sj2

(7所以可以把外环控制框图由图7-13简化成7-14

2

K K KwKw(KwpsKwis

(7 sj2H2(s)

0.107ss

(7外环闭环的传递函数 (s)

H1(s)Kw 1

H1(s)Kw Kw(1K )s

(7 闭环的相频特性要的电压幅值信号有两种方法，法是把量采样后进行控制；另法是在数字控制积值中求得输出电压的幅值。第法中，

(7用这个累积值就可以得到输出电压幅值7.4模拟控制器的离散e(t)，调节器的比例系数为Kp，积分时间常为Ti，则PI调节器的传递函数u(s)

1e(s)

(7把式(7-36)写成时域方程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为调节器的采样周期u(k)u(k)u(k1)K[e(k)e(k1)] Tse(k

(7 i也可以写u(k)

1)u(K

Kpi

)e(k)

Kpe(k

(7分方程，可进一步写u(k)

e(k

7paK(1Tsp式

(7

iaKi 上面各式中，各符号意义如下e(k-1)：第k-1次采样时，给定量和反馈量之的差值图7-18中画出了延时环节的波特图，图频特性。从图中可以看出，在整个频域内为dff

(7时环节的存在会使系统的能力下降，严T4：三相电压内环计算T5：处理内外环计算一些其他任务(如一些表7-2中，瞬时值控制内a

(7

(7a

a1

(7a

4

15

(72K 2K1a´1、a´2，计算方法如下a

(7 a

0.107

(7 7.5本章小控制器进行了比较第8DC/DC统的动态模型及均流控均流方法有以下几种：输出阻抗法、下面介绍几种代表性的均流方法输出阻抗法是通过调节DC/DC变换器的Vo

时，模块的输出电压为Vomax。

1I1

(8DC/DC变换器#2输出特性

Io11RIo2R2

(8变换器#2输出特性。#l的输出特性斜率小，这种方法又称为自动主从控。块不会影响整个系统)，而且有现成的均流所有模块通过一根均流母线相互连接与均流母线发生联系，模块能够热插拔，从而实现系统的维修。若将图8-4中a、b两点间的二极管用电流都自动各模块平均输出电流。显然与最Vin

(8均流的目的。平均电流法以其简单、实用、均平均均流法的DC/DC变换器模块并联供电系统控制信号，实现均流。引人均流环节实现闭环工作。所以分析模块均流之前，需要激变换器由两个双管正激变换电路并联得波电容的等效串联电阻G(s)

vo(s)

nVinRL(1

d(s)

LC(Rr)s2(LrrrRrR)s(Rr L )的传递函数，系统的开环传递函数Tv(s)

(s)

(8L=300μH，rL=0.05Ω，C=380μF，rc=0.02Ω假 的传递函数为常数Fm=1/Vm，Vm为锯齿Gcv(s)

1)(

(8络后，系统的开环波特图如图8-10所示，相 Z

L式中，rs是检测电流的取样电阻；ZL是模块载阻抗

R(r1/sC)ZL

RLrc1/第j个模块的输出电流信号

rsZL

所有并联模块合成的均流信号1

njn

式(8-13)写成分式

(8VIVI1VI2用小信号描v

(vI1 n

vI

vI

。代表每个模