1 引言
隨著電力電子技術的發展，逆變器如今已廣泛地應用于航空、航海、電力系統、醫療、通信等各個行業。人們對逆變器的要求越來越高，而逆變器控制技術是決定逆變器性能的關鍵。目前逆變器較多采用瞬時值控制方案，根據逆變器系統調制的對象，一般可以分為電壓瞬時值控制方案和電流瞬時值控制方案。在電流控制技術上比較常見的電流跟隨控制技術，電流滯環瞬時值控制技術和電流spwm瞬時值控制技術[1]。
滯環控制具有硬件電路實現簡單、電流響應快、準確度較高、輸出電壓不含特定頻率的諧波分量等特點[2]，但電力半導體器件的開關頻率是變化的，造成開關損耗和電磁干擾增大。
本文針對電壓型三相逆變器提出了定頻滯環電流滯環控制。逆變器穩定了開關頻率，降低了開關損耗，具有良好的動態性能和高品質的輸出波形。
2 定頻滯環電流控制
電流控制的電壓型三相逆變器拓撲結構如圖1所示，其三相逆變器采用中性線結構，即直流側母線中點與星型連接的電動機負載的中性點接地，電動機負載是對稱的，則三相開關控制相互獨立，任何一相不受其它兩相干擾[3][4]。
圖1 電壓型三相逆變器拓撲結構
根據圖1，a相電源電壓瞬時值方程為：
（1）
ua是a點相對于直流側母線中點n的電壓，開關管v1導通為vdc/2，開關管v4導通為－vdc/2。要控制輸出電流i跟蹤負載指令電流i*，誤差幅值不超過h，假定輸出電流為指令電流i* 時，則有
（2）
u*稱為參考電壓，在這一電壓下，逆變器的輸出電流將完全等于指令電i* 。式（1）減去（2），定義誤差電流為δa=ia- ia*，電阻足夠小，可以忽略，即r(ia- ia* )忽略，則有
(3)
（1）指令電流 ia* >0
在ia* >0，一個開關周期的電流滯環控制及其波形如圖2，在0＜t＜t1，式（3）的數學變換式為：
圖2 ia*>0 滯環電流控制電流電壓波形
(4)
在0＜t1＜ts，
(5)
在一個完整的開關周期ts，通過式（4）和（5），得到
(6)
將式（2）代入式（6），得到a相滯環電流帶寬h表達式為
(7)
（2）指令電流ia*<0
在ia*<0，一個開關周期的電流滯環控制波形如圖3，在0＜t＜t1，式（4）的數學變換式為：
圖3 ia*<0滯環電流控制電流電壓波形
(8)
在0＜t1＜ts，
(9)
通過計算，a相滯環電流帶寬h表達式為：
(10)
根據式（7），式（10）可知，ia*不論正負，h的表達式相同，則將滯環電流寬度h寫成統一形式
(11)
式（11）為滯環電流寬度h與開關頻率fs的關系式。傳統的滯環電流控制，滯環寬度是固定的，開關頻率是變化的。現在固定期望的開關頻率fs，通過式（11）計算滯環電流寬度h，實現開關頻率的定頻化。其中圖4為定頻滯環控制帶寬計算框圖。
圖4 定頻滯環控制帶寬計算框圖
3 仿真
利用matlab，根據所提出的定頻滯環電流控制算法建立模型，對圖1的電壓型三相逆變器進行仿真。變帶寬滯環控制模塊應用matlab的s函數實現。圖5為變帶寬控制器。仿真參數見附表。
圖5 變帶寬控制器
附表 仿真參數
a相參考電流信號ia*為正弦信號，頻率為50hz，最大值為50a。如圖6所示。逆變器輸出電流ia如圖7。可以看出逆變的輸出電流能精確的跟蹤參考信號。
圖6 逆變器 a相參考電流
圖7 逆變器a相輸出電流
給定開關頻率12khz，根據提出的算法進行仿真，得到帶寬波形如圖8，可以看出帶寬隨時間周期改變穩定開關頻率。圖9是定頻控制逆變器a相輸出電流的頻譜分析。可以看出諧波主要集中在開關頻率附近，這就證明了該定頻算法用于電壓型三相逆變器是有效的。圖10是固定滯環帶寬逆變器a相輸出電流的頻譜分析，與圖9對比，由于采用固定滯環寬度固定控制，逆變器開關頻率不穩定，諧波分量分散，不利于濾波，造成開關損耗大。
圖8 定頻控制變化的滯環帶寬
圖9 定頻滯環控制逆變器a相輸出電流頻譜分析
圖10 定滯環寬控制逆變器a相輸出電流頻譜分析
4 結束語
提出了一種新的定頻滯環電流控制算法，在保持傳統滯環電流控制電流響應快，準確度高等特點的同時實現了開關頻率的穩定。該算法不需要增加額外模擬電路，完全數字化控制，在達到較高跟蹤精度的同時，實現開關頻率的定頻化。最后通過仿真證實該算法對穩定電壓型三相逆變器開關頻率是有效可行的。
作者簡介
張 竹（1985-） 女 碩士研究生，研究方向為電力電子與電力傳動。
張代潤（1965-） 男 教授/碩士生導師，研究方向為電力電子與電力傳動。
參考文獻
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[2] 王兆安,楊君,劉進軍等.諧波抑制和無功功率補償[m]. 北京:機械工業出版社,2005.
[3] 鄒曉,易靈芝,張明和等.光伏并網逆變器定頻滯環電流控制新方法[j].電力自動化設備,2008,28(4):5862.
[4] fangrui liu, ali i.maswood. a novel variable hysteresis band current control of three-phase three-level unity pf rectifier with constant switching frequency[j].ieee transbbbbbb on power electronics,2006,21(6):1727-1734.
：鞏經理
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