（电力电子与电力传动专业论文）1kva三态准pwm电流滞环控制逆变器研究.pdf

l k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 a b s tr a c t t o d a y s ，t h et h r e e s t a t ec u r r e n th y s t e r e s i sc o n t r o lh a sa l le x t e n s i v ea p p l i c a t i o n i n t h em o s tf i e l d ，t h et h r e e s t a t ed p mc u r r e n th y s t e r e s i sc o n t r o li sm o r ef a m i l i a r t h e d i s c r e t ev a r i e t yo ft h ef r e q u e n c yo fm o d u l a t i o nc a u s e ss u c hd i s a d v a n t a g e sa sd i f f i c u l t d e s i g no ft h eo u t p u tf i l t e r i n gc i r c u i t ，b i g g e rb u l k ，h i g h e rw e i g h t ，u n p e r f e c to u t p u t s p e c t r u mc h a r a c t e r i s t i c s ，h i g h e rn o i s eo ft h ei n v e r t e r t h et h r e e s t a t eq u a s i p w m c u r r e n th y s t e r e s i sc o n t r o ld i s c a r d st h ed i s a d v a n t a g e so ft h et h r e e s t a t ed p m c u r r e n t h y s t e r e s i s c o n t r o l ，a n d m a k et h ei n v e r t e rh a sm o r ee x c e l l e n t c o m p r e h e n s i v e p e r f o r m a n c e sb yt h ei n t r o d u c t i o no f ac o n s t a n tf r e q u e n c ys i g n a la n dt h ef r e q u e n c y i n s p e c t e da n dp h a s e - i n s p e c t e dc i r c u i t ，w h i c ha d j u s tt h ew i d t ho f h y s t e r e s i s ，m a k e t h e f r e q u e n c yo fm o d u l a t i o nm e e tw i t l lt h ec o n s t a n tf r e q u e n c ys i g n a l a n dr e s t r a i nt h e d i s c r e t ev a r i e t yo f t h ef r e q u e n c yo f m o d u l a t i o n t h eo p e r a t i o np r i n c i p l e ，c o n t r o ls t r a t e g yo ft h r e e - s t a t eq u a s ip w m h y s t e r e s i s c u r r e n t ，s t a t i c c h a r a c t e ra n ds t a b i l i z a t i o no ft h et h r e e s t a t e q u a s i - p w mh y s t e r e s i s c u r r e n tc o n t r o l l e di n v e r t e ra r ed e e p l ya n a l y z e da n ds t u d i e d t h ed e s i g nc r i t e r i o n so f k e y c i r c u i tp a r a m e t e ra r eg m n e d ap r o t o t y p ef o rl k v a1 9 0 v d c 11 5 v 4 0 0 h z a ct h r e e s t a t e q u a s i - p w m h y s t e r e s i sc u r r e n t c o n t r o l l e di n v e r t e ri sd e s i g n e da n d d e v e l o p e ds u c c e s s f u l l yt h e t e s t r e s u l t sd e m o n s t r a t et h a tt h i s p r o t o t y p eh a se x c d l e n tc o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c e s s u c ha s h i g he f f i c i e n c y , s m a l lb u l k ，l o w e rw e i g h t , g o o do u t p u t s p e c t r u m c h a r a c t e r i s t i c s ，e a s yd e s i g no ft h eo u t p u tf i l t e r i n gc i r c u i t ，g o o do u t p u tw a v e f o r m s ， g o o ds t a b i l i t y , h i g hs t e a d yp r e c i s i o n , f a s td y n a m i cr e s p o n s e s t r o n gf u n c t i o nw i t l l d i f f e r e n tn a t u r el o a d ，s t r o n go v e r - l o a da n ds h o r t - c i r c u i ta b i l i t y , l o wn o i s ea n dl o w c o s t ， e t c k e y w o r d ：t h r e e s t a t e ，q u a s i - p w m ，c u r r e n th y s t e r e s i sc o n t r o l ，i n v e r t e lf r e q u e n c y i n s p e c t e d a n d p h a s e i n s p e c t e d 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明 确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日期： 二理芏：；：3 南京航空航天大学硕士学位论文 a s h 航空静止变流器 b s ：饱和磁感应强度 b 。：最大磁感应强度 c f ：输出滤波电容 c o c ：非线性负载直流滤波电容 c o s t p l ：负载功率因数 d p m ：离散脉冲调制 d s p ：数字信号处理器 f h ：v c o 输出信号频率 f f ：时钟信号频率 ：滤波器截止频率 g t r ：大功率晶体管 g o ( s ) ：空载闭环传递函数 g r ( s ) ：阻性负载闭环传递函数 g r l ( s ) ：感性负载闭环传递函数 g r c ( s ) ：容性负载闭环传递函数 g l ：c f 与z l 并联传递函数 h f a c ：高频交流电 i g b t ：绝缘栅晶体管 i 。：负载电流有效值 工c f ：滤波电容电流有效值 i 。：输入电流 i o c ：非线性负载电阻电流 i 邶。：p i 调节器输出饱和值 i l f m 。：额定负载时电感电流最大值 i l n ：负载短路时电感电流值 i o t r r ：跨导运算放大器输出电流 i a b c ：跨导运算放大器偏置电流 i l f ：输出滤波电感电流 i r ：电感电流反馈信号 注释表 i ，：电流给定信号 i 。：电流补偿信号 i c ：误差电流 a i r ：电感电流反馈信号变化量 i l 蜘。：电感电流最大变化量 k u o f ：输出电压反馈系数 k p ：p i 调节器比例系数 k 】：p i 调节器积分系数 k ：电感电流反馈系数的倒数 k 。；窗口利用系数 l f ：环路滤波器 l f a c ：低频交流电 l p f ：低通滤波器 b 输出滤波电感 m o s f e t ：功率场效应管 o t a ：跨导运算放大器 p w m ：脉冲宽度调制 p f m ：脉冲频率调制 p d ：鉴频鉴相器 p i ：输入功率 p 0 ：输出功率 p ( t ) ：调制输出脉冲 r l ：阻性交流负载 ：电流采样电阻 r o c ：非线性负载电阻 s ：输出视在功率 t s ：开关周期 t d ：延迟环节时间常数 t h d 总谐波畸变度 1 1 a b ：调制电压波 i x l k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 u “逆变器输入直流电源 u ：航空静止变流器输入直流电源 u n ：输出交流电压 f 输出电压反馈信号 u ，：基准电压 u d c ：非线性负载直流滤波电容电压 u 0 1 输出电压基波有效值 u a b - ：调制电压基波分量有效值 v c o ：压控振荡器 z v s ；零电压开关 z l ：交流负载 6 ：滞环宽度 6 。：气隙长度 t ：r c 时间常数 y ：相角裕度 。：输出电压基波频率 o ：动态超调量 ”：变换效率 ：真空磁导率 x 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 本章主要论述了逆变器的现状与发展、逆变器主要控制技术，介绍了本文 研究的主要内容和主要意义。 1 1 逆变器的现状与发展 d c a c 逆变器是将直流电能变换成交流电能的变流装置，供交流负载用电或 与交流电网并网发电。如果是通过直流电动机一交流发电机组来实现这种电能 的逆变，则称为旋转变流机；如果是通过功率半导体器件来实现这种电能的逆 变，则称为静止变流器。由于静止变流器在体积、重量、变换效率、可靠性、 电性能等方面均比旋转变流机优越，因此，静止变流器正逐步取代旋转变流机， 在以直流发电机、蓄电池、太阳能电池和燃料电池为主直流电源的场合，具有 广泛的应用前景“一。本文论述的逆变器均指静止变流器。 按照交流用电负载与输入直流电源的电气隔离元件的工作频率，逆变器可 分为低频环节和高频环节两大类。而非电气隔离型逆变器，可以看成是电气隔 离型逆变器的特殊情况。 1 1 1 低频环节逆变器 低频环节逆变器，包括方波逆交器、阶梯波合成逆变器和脉宽调制逆变器， 电路结构由工频或高频逆变器、工频变压器及输入、输出滤波器构成“，如图 1 1 所示。这类逆变器的共同点是，用来实现电气隔离和调整电压比的变压器工 作频率等于输出电压频率，其体积和重量大、音频噪音大。 n t l j i 直流电源滤波器工频或高频逆变器工频变压器滤波器交流负载 图1 1 低频环节逆变器电路结构 i k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 1 ，1 2 高频环节逆变器 高频环节逆变器，用高频变压器替代低频环节逆变器中的工频变压器，克 服了低频环节逆变器的缺点，显著提高了逆变器特性。 按照功率的传输方向，高频环节逆变器可分为单向型( u n i d i r e c t i o n a lp o w e r f l o wm o d e ) 和双向型( b i d i r e c t i o n a lp o w e rf l o wm o d e ) 两类：按照功率变换器 的类型，高频环节逆变技术可分为电压源( v o l t a g em o d e 或b u c km o d e ) 和电流 源( c u r r e n tm o d e 或b u c k b o o s tm o d e ) 、或直流变换器型( d c d cc o n v e r t e r t y p e ) 和周波变换器型( c y c l o c o n v e r t e rt y p e ) 两类。直流变换器型高频环节逆变技术， 又可分为为平滑直流型、工频全波整流型两种。文献【1 1 将高频环节逆变器细分 为单向电压源、双向电压源、( 单向与双向) 电流源、直流变换器型高频环节逆 变器。 单向电压源高频环节逆变器。1 ，是在直流电源和逆变器之间加入一级高频电 气隔离直流变换器，使用高频变压器实现电压比调整和电气隔离，省掉了体积 庞大且笨重的工频输出变压器，降低了音频噪音，其电路结构如图l2 所示。该 电路结构由高频逆变器、高频( 储能) 变压器、高频整流器、p w m 逆变器、以 及输入、输出滤波器构成。前置直流变换器级，先将输入直流电压变换成后置 级所需的平滑直流电压，再由后置逆变级变换成交流电。这类逆变器具有拓扑 简洁、单向功率流、( 准) 三级功率变换( d c h f a c ( h f p d c ) d c l f a c ) 、变换 效率高等特点。单向电压源高频环节逆变器技术成熟，应用十分广泛。 滤波器高频逆变器( 储能) 变压器整流器滤波器p w m 逆变器 滤波器 图1 2 单向电压源高频环节逆变器电路结构 基于f o r w a r d 变换器的双向电压源高频环节逆变器“1 ，电路结构由高频逆 变器、高频变压器、周波变换器、以及输入输出滤波器构成，如图1 1 3 所示。这 类逆变器具有双向功率流、两级功率变换( d c h f a c ，l f a c ) 、变换效率和可靠 性高等优点。但是，这类逆变器存在一个固有的缺点，即控制输出电压的周波 变换器采用了传统的p w m 技术而造成的不可避免的电压过冲。 南京航空航天大学硕士学位论文 滞牝 lzl - y o 、 r i1l 滤波器高频逆变器高频变压器周波变换器滤波器 图1 ，3 双向电压源高频环节逆变器电路结构 基于f l y b a c k 变换器的电流源高频环节逆变器“”3 ，电路结构由高频逆变 器、高频储能变压器、周波变换器以及输入、输出滤波器构成，如图1 4 所示。 这类逆变器具有拓扑简洁、两级功率变换( d c 组f a c ，l f a c ) 、变换效率高、可 靠性高、功率开关电流应力大、容量小等特点。 一鲁 i博奉 九 一 i 飞 _ o !i至 l 滤波器高频逆变器高频储能变压器周渡变换器滤波器 图1 4 电流源高频环节逆变器电路结构 文献【1 3 】首次提出了直流变换器型高频环节逆变器新概念，电路结构由高频 逆变器、高频( 储能) 变压器、高频整流器、工频逆变桥、以及输入、输出滤 波器构成，如图l ，5 所示。这类逆变器应用于有源逆变场合的时候，综合性能优 越“，但应用于无源逆变场合时，其结果是空载、容性负载、甚至轻载时输出 正弦电压波形畸变严重，仅在恒定阻性重负载时输出波形较好，也就是说负载 适应能力差o “1 。 滤波器高频逆变器( 储能) 变压器整流器滤波器工频逆变桥 图1 5 直流变换器型高频环节逆变器电路结构 1 1 3 逆变器的发展方向 美国等西方国家对逆变器的研究较早，研究水平也比较高，不断发展出新 3 i k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 一代的功率器件和材料，工艺方面正向表面贴装、二次集成等方向发展。在控 制方面正向多环控制、数字控制等方向发展，并采用高频软开关技术。 目前，国内对逆变器的研究水平较发达国家相对低一点，虽然逆变器已广 泛应用于我国的航空、航天、航海等国防领域和电力系统、工业控制等民用领 域，但其表现的综合性能并不是特别理想，不能满足国防、民用领域的进一步 需要。因此，提高我国逆变器的研究水平非常迫切。 总之，逆变器正在向高功率密度、高变换效率、高可靠性、低噪音和智能 化等方面发展。随着微处理器的发展，数字化控制正以控制简单、灵活、输出 性能更加稳定而成为逆变器研究领域的又一热点。 1 2 逆变器主要控制技术 逆变器主要控制技术，包括电压型控制技术、电流型控制技术、单周期控 制技术和数字控制技术。 1 2 1 电压型控制技术 电压型单闭环控制框图及其空载时结构图，如图1 6 所示，将变流器输出电 压反馈信号u o f 与基准电压信号u f 进行比较，经误差放大器( p i 调节器、p i e ) 调节 器) 后得到误差信号i l e 。将此信号与载波u 。交截，经适当的逻辑变换和驱动电路 后控制变流器。图1 6 ( b ) 中，g l ( s ) 为误差放大器的传递函数，d k l u e 为p w m 信号 的占空比，n 卜n 2 为变压器原、副边绕组匝数，k 。f = r l 限1 + r 2 ) 为输出电压反 馈系数。 4 ( a ) 框图 南京航空航天大学硕士学位论文 u ￥ u e u ( b ) 结构图 ( c ) 腺理波形 图1 6 电压型单闭环控制原理 电压型控制技术具有如下特点：( 1 ) 单闭环反馈控制，较易设计和分析；( 2 ) 大幅值的锯齿波为稳定的调制过程提供了强的抗干扰能力；( 3 ) 当输入电源电 压、负载、元器件参数变化时，只有等到输出电压变化后，反馈环路才能调节 输出电压，动态响应慢；( 4 ) 输出滤波器为控制环路增添了两个极点，因而需 要降低误差放大器的主极点低频响应，或在补偿网络中增添一个零点；( 5 ) 环 路增益随输入电压变化，从而使得补偿更加复杂；( 6 ) 为了降低系统的静态误 差和功率电路的大时间常数、控制信号的传递延迟对系统动态响应的影响，必 须采用高增益、宽频带的运放，从而导致系统的稳定性变差。 1 2 2 电流型控制技术 常用的电流型控制技术，包括峰谷值电流型控制技术“”1 、平均值电流型 控制技术“”、电流滞环控制技术“删等三类。 1 2 2 1 峰谷值电流型控制技术 峰谷值电流型控制技术，主要包括恒定截止时间峰值电流控制技术、恒定 导通时间谷值电流控制技术、恒定开通时刻峰值电流控制技术和恒定关断时刻 谷值电流控制技术四种。 5 1k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 恒定截止时间峰值电流控制原理，如图1 7 所示。电感电流或功率开关电 流的反馈信号i f ，与电压误差放大器输出的电流给定信号i ，( u e ) 比较，当i f 上升 到i ，时，功率开关就关断，i r 下降。功率开关的截止时间，并不是由电感电流 反馈信号的下降量a i f 决定的，而是由单稳态触发器设置的恒定低电平时间决 定的。在每个开关周期内，功率开关的截止时间恒定，导通时间和开关周期( 开 关频率) 均变化。这种电流型控制技术设置了电感电流或功率开关电流的最大 值，属于变频p f m 峰值电流控制技术，特别适用于反激f l y b a c k 变换器。 ( a ) 系统框图 ( b ) 原理波形 图1 7 恒定截止时间峰值电流控制原理 恒定导通时间谷值电流控制原理，如图1 8 所示。在每个开关周期内，功率 开关的导通时间恒定，截止时间、开关周期或开关频率变化。这种电流型控制 技术设置了电感电流或功率开关电流的最小值( 谷值) ，属于变频p f m 谷值电 流控制技术，本质上与恒定截止时间峰值电流控制技术相似。 ( a ) 系统框图 ( b ) 原理波形 图1 8 恒定导通时间谷值电流控制原理 恒定开通时刻峰值电流控制原理，如图1 9 所示。当恒频时钟信号到来时， r s 触发器置位，功率开关开通，电感电流或功率开关电流反馈i r 开始上升；当 6 南京航空航天大学硕士学位论文 i r 及其电流补偿信号i 。之和( i f + i 。) 上升到电压误差放大器输出的电流给定信号i ，( u c ) 时，r s 触发器复位，功率开关就关断，i f 开始下降。功率开关的开通时刻，并 不是由电感电流反馈信号的下降量i f 决定的，而是由r s 触发器的恒定置位时 刻，即恒频时钟信号的到来时刻决定的。在每个开关周期内，功率开关的导通 时间和截止时间均变化，而开关频率恒定。 ( a ) 系统框图( b ) 原理波形 图1 9 恒定开通时刻峰值电流控制原理 恒定开通时刻峰值电流控制技术，设置了电感电流或功率开关电流的最大 值，属于恒频p w m 控制技术。这种控制技术存在一个固有的缺点，就是次谐波 振荡问题o ，2 ”。为了确保系统的稳定，需要进行斜坡补偿，然而，斜坡补偿虽然 可以解决系统的稳定性问题，但在一定程度上降低了稳态精度和响应速度。 恒定关断时刻谷值电流控制原理，如图1 1 0 所示。 ( a ) 系统框图( b ) 原理波形 图1 1 0 恒定关断时刻谷值电流控制原理 i k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 在每个开关周期内，功率开关的截止时间和导通时间均变化，而开关频率 恒定。这种电流型控制技术设置了电感电流或功率开关电流的最小值( 谷值) ， 属于恒频p w m 谷值电流控制技术，本质上与恒定丌通时刻峰值电流控制技术相 似，为了确保系统的稳定工作，同样需要进行斜坡补偿。 1 2 2 2 平均值电流型控制技术 平均值电流型控制技术，将高增益的积分电流误差放大器( c a ) 引入电流环， 提高了电流环的增益，如图1 1 l 所示。它是将电感电流检测电阻r s 上的电压作 为电流内环的反馈信号与电压外环的输出信号( 电流给定) 比较，经电流误差 放大器放大后，并在p w m 比较器的输入端与振荡器产生的幅值较大的锯齿波进 行比较，去控制功率开关的占空比。 卜“朋 ( a ) 系统框图( b ) 原理波形 图1 1 1 平均值电流型控制原理 平均值电流型控制技术具有如下特点：( 1 ) 平均电流可以精确地跟踪电流 给定，即使在d c m 模式时依然能很好地起作用；( 2 ) 不需斜坡补偿，为了使系 统稳定，开关频率处的环路增益要受到限制；( 3 ) 噪音免疫力强，当时钟脉冲 使功率管开通时，振荡器斜坡立即变为最低电平，其电压值远离p w m 比较器输 入端的电流误差值；( 4 ) 可检测、控制交流器任意支路的电流；( 5 ) 动态响应 速度、控制的简洁程度和应用广泛程度不及另两种电流型控制技术。 1 2 2 3 电流滞环控制技术 电流滞环控制( c u r r e n th y s t e r e s i sc o n t r 0 1 ) ，可以认为是峰谷值电流型控制 技术的特殊情况，是最简单，用途最广泛的一种控制技术，其控制原理如图1 1 2 所示。电感电流或功率开关电流的反馈信号i f 与电压误差放大器输出的电流给定 信号i ，( 屿经迟滞比较器比较，当误差电流i e = i r i t c h 2 时，功率开关就关断，i f 下 降；当误差电流i 。= i 。一i f h i 时，功率开关就开通。功率开关的截止时间或开通时 南京航空航天大学硕士学位论文 刻，不是由单稳态触发器设置的恒定低电平时间或恒频时钟脉冲的到来时刻决 定的，而是由迟滞比较器设置的恒定或可调迟滞环宽( h i h 2 ) 决定的。开关频率由 输入电压、输出电压、电感l f 和迟滞环宽( h l - h 2 ) 等决定，每个开关周期内，功率 开关的导通时间、截止时间和开关频率均变化。这种控制技术无需进行斜坡补 偿1 。 ( a ) 系统框图( b ) 原理波形 图1 1 2 电流滞环控制原理 电流滞环控制技术按其滞环宽度，可分为恒定迟滞环宽“2 ”州和可调迟滞环 宽“”1 方式。恒定迟滞环宽方式，其滞环宽度在电路调制过程中保持不变， 开关频率大范围变化，该类型控制技术也称为d p m ( d i s c r e t ep u l s em o d u l a t i o n ) 电流滞环控制技术。可调迟滞环宽方式，其滞环宽度在电路调制过程中不断变 化，使开关频率以恒定的时钟信号频率为中心左右摆动，变化范围大大减小， 具有类似p w m 控制的特征，本文将这种类型的控制技术称为准p w m 电流滞环 控制技术。 基于电流滞环控制技术的逆变器按其调制方式，可分为两态调制和三态调 制。两态调制只有输出能量和回馈能量两个状态，在半个输出周期内，脉冲调 制波双极性变化。三态调制除了有输出能量和回馈能量两个状态外，还有续流 状态，在半个输出周期内，脉冲调制波单极性调制。两态调制与三态调制相比， 调制频率高，动态响应速度快，但是电流脉动大，输出频谱特性差，而且由于 没有续流状态回馈能量较大，对直流母线的影响较大。 基于d p m 电流滞环控制且三态调制的逆变器，称为三态d p m 电流滞环控 制逆变器，相应的控制技术称为三态d p m 电流滞环控制技术。该控制技术使逆 变器具有高变换效率、高可靠性等优良的综合性能，但开关频率的大范围变化， 给逆变器带来了输出频谱特性不佳、输出滤波器设计难、滤波电感噪音较大等 缺陷。基于准p w m 电流滞环控制且三态调制的逆变器，本文称之为三态准p w m l k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 电流滞环控制逆变器，相应的控制技术称为三态准p w m 电流滞环控制技术。这 种控制技术弥补了三态d p m 电流滞环控制技术的不足，给逆变器带来了更优良 的综合性能。 1 2 3 单周期控制技术”。” 电压型反馈控制和电流型反馈控制，当输入电压或负载变化时，系统达到 新的稳态需要几个开关周期的动态调节时间。 单周期控制技术，又称开关输出电压瞬时值控制技术，可在一个开关周期 内瞬时控制输出信号，暂态过程只需一个开关周期。该控制技术可以应用于恒 频p w m 开关、恒定导通时间开关、恒定截止时间开关、变化开关。恒频p w m 开关单周期控制原理，如图1 1 3 所示。恒频p w m 开关，开关周期t s 恒定，单 周期控制调节导通时间1 o n ，使得斩波波形的积分值等于基准信号。 ( a ) 实现电路( b ) 原理波形 图1 1 3 恒频p w m 开关单周期控制原理 单周期控制技术，将非线性开关变为线性开关，是一种非线性控制技术。 其动态性能优于电压型、电流型瞬时值控制技术，但经滤波器后输出电压的稳 态精度不及电压型、电流型瞬时值控制技术“1 。 1 2 4 数字控制技术 当今，采用各种新的控制技术来进一步提高逆变器的静、动态特性，已成 为人们的研究热点。在实现控制的硬件手段上，微电子集成技术的发展为电力 电子控制技术提供了新的思路。基于微处理器、d s p 的数字控制技术因其可重 复性强、耐用性强、适应性强等优点，越来越受到了人们的重视。 但是，由于受a d 转换和芯片运算速度的限制，数字控制技术的直接应用 仍然多数局限于电动机控制，鉴于目前数字控制芯片的运算速度，逆变器若完 1 0 南京航空航天大学硕士学位论文 全采用数字控制，由此造成的延迟时间在高频开关下将变得不可忽略，可能导 致畸变。数字控制技术在逆变器的瞬时控制上，目前还不能完全替代模拟控制 技术。 1 3 本文研究的主要内容和主要意义 1 3 1 本文研究的主要内容 本课题选题为“l k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究”。三态准p w m 电流滞环控制逆变器，属于单向电压源高频环节航空静止变流器的逆变部分。 本文主要对该逆变器的技术基础、控制策略、原理特性、关键电路参数设计准 则等进行了深入研究，主要内容分为以下五章： 第一章绪论主要介绍了本课题的研究背景、研究的主要内容和主要意义。 第二章介绍了三态准p w m 电流滞环控制逆变器的技术基础和控制策略。 第三章深入分析了三态准p w m 电流滞环控制逆变器的原理特性。 第四章给出了三态准p w m 电流滞环控制逆变器的关键电路参数设计准 则。 第五章论述了l k v a1 9 0 v d c 1 1 5 v 4 0 0 h z a c 三态准p w m 电流滞环控制逆 变器的设计与实现，给出了试验波形和试验数据。 1 3 2 本文研究的主要意义 文献 1 9 、2 0 对电流控制两态调制技术d c a c 、d c d c 变换器进行了理论 分析、仿真与原理试验研究，实际采用的是准p w m 、p w m 电流滞环控制技术。 但是，文献 1 9 、2 0 并未给出完整的原理样机性能指标，也未进行详细的控制策 略和工作模态分析，其额定阻性负载时变换效率仅分别为8 9 5 、8 1 o ( 整机 变换效率仅为7 2 5 ) ，功率开关采用g t r 器件，开关频率不高( 2 1 6 k h z ) ，体积 和重量偏大，静止变流器的综合性能不理想，高频环节逆变器和电流控制两态 调制技术的优越性未能完全体现出来。因此，进一步开展电流控制两态调制技 术d c - a c 逆变器的研究，仍具有十分重要的科学意义和工程应用价值。 本文研究的主要意义： 1 深入地论述了三态准p w m 电流滞环控制逆变器的工作原理、控制策略、逆变 器工作模态，对今后的工作具有积极的指导意义。 2 设计并研制成功了l k v a1 9 0 v d c 1 1 5 v 4 0 0 h z a c 三态准p w m 电流滞环控制 1k v a 三态准p w m 电流滞环控制逆变器研究 逆变器样机，给出了完整的性能指标，该样机较先前的样机及目前的l k v a 三 态d p m 电流滞环控制逆变器，具有更优良的综合性能，尤其表现在更高的输 出效率、更佳的输出频谱特性、更小的体积重量、更低的工作噪音和更低的 成本。 3 系统由电压外环和电流内环构成，电流内环可以等价为一电流放大器，易于 实现逆变器的并联，可以进一步提高容量和可靠性。 4 电路结构及控制技术可以方便的实现模块化，可以形成产品系列化。 5 为实现具有优良性能的高频环节航空静止变流器奠定了关键技术基础。 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章三态准p w m 电流滞环控制技术 本章主要讨论了三态准p w m 电流滞环控制的技术基础，介绍了三态d p m 电流滞环控制技术，重点论述了三态准p w m 电流滞矮控铡原理。 2 1 技术基础 三态准p w m 电流滞环控制技术，属三态电流滞环控制技术( 也称电流控制 三态调制技术) ，其基础是两态调制，而两态调制又源于增量调制( 即d e l t a 调 剑) 。 2 ，1 1d e i t a 调制技术 d e l t a 调制有多种类型，其中最基本的是线性增量调制，如图2 1 所示。s ( 0 是调制的输入信号，s