PTS-系列之PEK-100系列教學(xué)

PEK-110模塊之單相獨(dú)立逆變器

寫在前面的話

經(jīng)過前幾期對于PTS-800中基本的電路圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)掌握了基本的電路模型。從PEK-100系列開始，在固有電路拓?fù)浠A(chǔ)上開始對電路的控制方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。本期將針對單相全橋逆變PEK-110的控制方式以及與新能源中光伏發(fā)電結(jié)合探究最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)的學(xué)習(xí)。

PEK-110單相逆變器

實驗原理：

單相全橋逆變器采用雙閉環(huán)控制的單極性倍頻調(diào)制，外環(huán)是電壓回路，電壓環(huán)的輸出作為內(nèi)環(huán)的給定信號。內(nèi)環(huán)是電感電流回路，給定信號是電壓環(huán)的輸出。電流環(huán)的輸出信號作為調(diào)制波與載波進(jìn)行比較得到逆變器的控制信號。接下來，我們將分析電壓電流雙環(huán)的設(shè)計以及增添了電壓有效值回路提高了電壓調(diào)整率。

電流環(huán)設(shè)計：

根據(jù)電感兩端的電壓公式可以畫出上圖，為了抵消電容電壓對回路的擾動，我們采取了前饋控制。對于控制器Gi的設(shè)計，可以采取P、PI以及Type 2等控制方式。本次我們選擇較為簡單的P控制器進(jìn)行設(shè)計。令Gi=k1，則傳遞函數(shù)如下：

故：

其中Ui為開關(guān)頻率的十分之一到八分之一。

電壓環(huán)設(shè)計：

電壓回路控制方塊圖如圖所示。假設(shè)電流回路響應(yīng)之帶寬較電壓回路帶寬高四倍以上，則電流回路之響應(yīng)在分析電壓回路響應(yīng)時可以被視為1。電壓回路控制器亦采用前向控制與反饋控制并用，由于有感測負(fù)載電流，因此電壓控制器利用感測的負(fù)載電流加入電流命令中作為前向控制用以直接消除負(fù)載電流對于電壓回路的擾動。

電壓環(huán)的設(shè)計也可以采用P或者PI控制器。電壓環(huán)的帶寬為電流環(huán)的四分之一。如果采用P控制器，令Gv=K2，則：

電壓有效值回路：

為了使逆變器有更好的電壓調(diào)整率，在電壓環(huán)的參考電壓處增加了一個電壓有效值回路。將輸出電壓的有效值與給定電壓有效值進(jìn)行比較，獲得的誤差經(jīng)過控制器后與參考電壓最大值進(jìn)行疊加然后乘以標(biāo)準(zhǔn)正弦量作為電壓環(huán)的給定量（一般情況下為了獲取準(zhǔn)確的有效值，需要經(jīng)過一個低通濾波器以及帶通濾波器進(jìn)行濾波）。

實驗效果：

輸出電壓波形（電壓的采樣增益為1/80，對于有效值40伏的電壓采樣信號有效值約為0.5V）

總　結(jié)：

經(jīng)過以上對單相逆變器常見的雙閉環(huán)控制方式的講解有助于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)了解雙閉環(huán)控制器的設(shè)計流程。固緯電子在電力電子教學(xué)方向致力于為老師減少壓力，緩解學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，因此開創(chuàng)了全新的理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式，還請各位老師同學(xué)進(jìn)行了解轉(zhuǎn)發(fā)。

附：為了提供學(xué)生更加豐富的學(xué)習(xí)資料，本次我們提供了matlab的仿真文件，感興趣的可以點(diǎn)贊轉(zhuǎn)發(fā)，在文章下面留言以及聯(lián)系方式或郵箱可以免費(fèi)提供仿真文件。

仿真效果圖：