基于直流电压前馈控制的数字逆变电源设计与实现.pdf

简介：
本文介绍了采用直流电压前馈控制技术的数字逆变电源的设计与实现过程，探讨了其工作原理、性能参数及应用前景。 逆变电源是一种将直流电能转换为交流电能的设备，在电力系统、通信、交通及家用电器等领域有着广泛应用。在设计和实现过程中，控制技术对于确保输出电压波形的质量以及提升动态响应速度至关重要。 常见的瞬时反馈控制技术旨在提高电源的动态性能并减少输出电压中的谐波成分。为了进一步优化输出电压质量，常用的技术包括重复控制、谐波补偿控制、无差拍控制、电压瞬时值控制和带电流内环的电压瞬时值控制等。 其中，带电流内环的双环控制系统由于其实现简单且动态性能优越，在高性能逆变电源领域具有重要地位。然而，传统方法假设直流侧输入电压恒定不变，而实际情况中电网波动或负载变化等因素会导致直流侧电压变动，进而影响输出电压质量。 针对这一问题，本段落提出了一种新的控制策略——即通过实时检测并补偿直流输入电压的变化来修正基准正弦信号的幅值。此外，文中还探讨了利用DSP（数字信号处理器）的强大运算能力实现逆变电源的数字化控制，并简化硬件电路设计的可能性。 在系统建模方面，文章详细介绍了单相全桥逆变电源的主电路结构：直流输入电压经过逆变桥变换得到脉冲输出电压，再通过LC滤波器转化为正弦形式。在这个过程中，逆变桥在一个载波周期内的平均值可以近似看作是瞬时基波分量，从而构成双环控制系统。 此外，针对传统双环控制在直流输入电压扰动下可能出现的稳态误差问题，文中提出了一种三环控制策略——即增加输出电压有效值反馈回路。尽管这种方法能在一定程度上减少由于直流侧电压波动引起的输出误差，但其响应速度较慢且控制过程复杂。 本段落还探讨了软开关技术在逆变电源中的应用，并特别关注HPWM（混合脉宽调制）方式的应用潜力。这种改进的SPWM（正弦脉宽调制）方法可以在不增加硬件成本和改变变换器拓扑的情况下，利用现有元件实现零电压切换条件。 总体而言，本段落提出的直流电压前馈控制策略通过在传统双环控制系统中引入输入电压补偿机制来应对波动挑战，并确保逆变电源输出的稳定性和高质量。这种方法不仅提升了系统的整体性能，还可能降低硬件成本并提高电力转换效率和可靠性。