高频直流脉冲环节静止变流器研究
来源： 作者： 发布时间：2015-02-06 06:07:29 浏览量：3.2DC/AC逆变器控制原理
DC/AC逆变器采用电流瞬时值反馈技术的脉宽调制方案，如图3所示。快速电流检测元件将检测到的滤波电感电流信号if送到滞环比较器同相输入端，给定信号ig加在其反相输入端。滞环比较器输出通过逻辑延时、分相和驱动电路来驱动控制逆变桥功率开关。
为了减小滤波电感电流iLf脉动量，改叠层片式电感器善输出电压波形，应该采用单极性调制而不用双极性调模压电感制。本文研究的静止变流器，DC/AC逆变桥采用三态离散脉冲调制DPM电流滞环跟踪控制（Threestatesdiscretepulsemodulationhysteresiscurrentcontrol）的单极性调制瞬时值反馈技术，其控制原理如图4所示。
(a)原理图 (b)波形图
图3
图4
在逆变桥输入电压udo=0时，检测滤波电感电流iLf做为反馈电流if与给定电流ig相比较，根据二个电流瞬时值之差来决定，单相逆变桥四个功率开关在下一个高频脉冲电压波udo的导通情况，其控制规律为引入零状态续流模式后，不但可以使电流跟踪偏差减小，而且使逆变桥输出电压uAB波形中的＋1、－1、状态间的跳变大为减小，甚至消除，从而使输出脉动减小。这也是单极性调制比双极性调制优越的主要原因。合理设计输出滤波器参数和滞环宽度，可以实现逆变桥的单极性工作。如果在电流外环设置电压闭环，则可获得良好的输出电压、电流控制特性。
4几个关键问题的讨论
(1)高频脉冲输出电压波平均值udo，avg选取
DC/AC逆变器DPM控制时，其实质就是根据一定的给定要求将逆变桥输入的高频脉冲电压波udo组合成所需的低频调制电压波uAB，输出滤波器只是用来滤除组合低频调制电压uAB中的高次谐波，不产生能量，只能暂存一定能量。在组合低频调制电压uAB中，输出电压低处脉冲稀疏、输出电压峰值处脉冲密集，如图5所示。脉冲最密集处就是逆变桥输入
图5DPM脉冲组合波形
的高频脉冲全部选送到输出端，如图5中t1～t2期间。t1～t2期间，为了确保输出电压THD小，应满足
Uom≤UAB，arg=Udo,arg
=Ui2DN2/N1(3)
式（2－3）可作为Udo,avg的设计依据。
(2)高频脉冲输出电压波占空比2D的选取
相同Udo，avg时，若占空比2D过小，将导致调制电压波形UAB稀疏且幅值大，滤波电感电流处于二极管续流时间长，加大了作为续流二级管用的功率MOSFET体内寄生二级管的电流定额。同时DC/AC逆变桥应采用耐压更大的功率MOSFET器件，从而有更高的导通电阻和稳态导通损耗。因此，应尽可能增大高频脉冲输出电压波占空比2D。但最大占空比2Dmax受到高频脉冲波频率2fs的限制。若2fs、2D均很大，则高频脉冲电压波的零电压时间短暂。过零检测信号发出的开关状态转换信号经过驱动电路，存在波形传输延时时间和功率器件的开关时间，可能导致DC/AC逆变桥功率器件在udo非零电压期间发生开关状态转换，未能实现ZVS开关。为了保证功率器件可靠实现ZVS开关，需要一定时间t0，则最大占空比应满足
2Dmax≤1－t02fs(4)
(3)高频脉冲输出电压波udo过零检测与控制
高频脉冲输出电压波udo过零检测与控制，是DC/AC逆变桥功率开关实现ZVS的关键所在。由于udo与MISSC变换器二个功率开关驱动信号同步，因此只要将二个功率开关的驱动信号uGS1、uGS2“或”在一起，经反相并由脉冲前沿延时电路延时、整形，便得到了过零检测信号uP，各信号相位关系如图6所示。只要延迟时间τ合理贴片电感，即可保证DC/AC逆变桥功率器件在udo=0期间开关。由此可见，利用udo与功率开关驱动信号之间的逻辑关系，将驱动信号加以适当大电流电感变换，并考虑驱动电路传输延迟时间，获得过零信号，是一种简洁实用的方法。
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