在此研究了一種基于新型混合控制器的戶用雙模態(tài)逆變器。采用Boost電路與全橋電路級聯(lián)的架構(gòu),在一個工頻周期內(nèi)前后級電路分別在不同時段內(nèi)工作。這種分時雙模工作方式不僅可以提高效率,還可以大大減小中間母線電容容量和尺寸,從而提升功率密度。在控制器設(shè)計方面,將單周期控制和比例積分微分（PID）控制結(jié)合起來組成混合控制器,具有極強(qiáng)的輸入、輸出擾動抑制能力。整個控制算法采用高性能數(shù)字器件實現(xiàn),提升電路集成度的同時降低了分立元件特性離散度對逆變器性能的影響。在仿真軟件SIMPLIS中搭建電路系統(tǒng)模型,驗證了分析結(jié)果的正確性。設(shè)計調(diào)試了一臺250 W實驗樣機(jī),實驗結(jié)果表明該逆變器動態(tài)響應(yīng)快速,峰值效率達(dá)97.5%。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020,54(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖１分時雙模逆變器的拓?fù)渑c原理??Ｆｉｇ．?１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ａｎｄ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｉｍｅ－ｓｈａｒｉｎｇ?ｄｕａｌ?ｍｏｄｅ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??

器的母線電壓相比，由于交流??分量缺少了負(fù)半周，因此母線電壓的平均值變大，??且交流紋波峰峰值減校根據(jù)式（Ｕ可以看出，母??線電容容量將顯著減校從電路工作狀態(tài)的角度??來看，在一個工頻周期內(nèi)，有一部分時間用前級??Ｂｏｏｓｔ電路將輸入和輸出直接相連，剩下的時間則??用后級全橋電路將輸入和輸出直接相連�？梢钥�??出前后兩級的高頻工作在時間上解耦，因此無需??很大的中間儲能電容。??３?混合控制策略??為了實現(xiàn)分時工作雙模光伏逆變器的高性能??控制，相關(guān)功率器件的脈沖驅(qū)動模式如圖２所示。??與傳統(tǒng)兩級式光伏逆變器不同的一個地方在于前??級Ｂｏｏｓｔ電路也需要進(jìn)行正弦調(diào)制。Ｂｏｏｓｔ電路在??連續(xù)模式下的占空比如式（２）所示，由于＾＃希??望控制成正弦波，因此表也需要隨著時間相應(yīng)變??化。而對于全橋拓?fù)涠裕湔伎毡日{(diào)制比）則??如式（３）所示。??ｄ＼，＝?ｌ－ＵＪｕＭ?（２）??ｄｆ＾ｕＪＵ＾?（３）??咖丨?ｍｍ?ｕｉｕｉｉｉｉｉｍｉ??＂ｇＶ２??ｍｉ?ｉｉｉｉｉ?１??Ｃ／ｇＶ３??ＨＵ??丨?ｌｌｌ「??ｔ??丨丨丨１廠??Ｈｉｌｌ??ｔ??＾ｇＶ５??￣ｍｍ??ｌｌｌｌ「??ｔ??圖２功率開關(guān)管的門極驅(qū)動脈沖??Ｆｉｇ．?２?Ｇａｔｅ?ｄｒｉｖｅ?ｐｕｌｓｅｓ?ｏｆ?ｐｏｗｅｒ?ｓｗｉｔｃｈｅｓ??圖３ａ為所設(shè)計的混合控制電路。輸出電壓經(jīng)??過分壓和絕對值電路后與基準(zhǔn)比較，誤差信號乘??以正弦包絡(luò)后所得控制信號＾作為單周期控制??器的跟蹤目標(biāo)。由于分時工作，因此前后級電路均??要以此誤差信號為參考基準(zhǔn)。同時輸入電壓與輸??出電壓進(jìn)行比較，從而決定工頻周期內(nèi)前后級電??路各自

ｚ。在傳統(tǒng)單周期控制電路的實際應(yīng)??用中，由于積分電容在復(fù)位后放電需要一定時間，??因此會引入控制誤差。在仿真模型中，采用如圖５ａ??所示的雙通道復(fù)位積分器以解決此問題。兩路積??分器交叉工作，在幵始積分前相應(yīng)積分電容己放??電完畢，如圖５ｂ所示。??／１／Ｔ７１??／?／??雙通ｙ??＂（１００?ｕｓ／格）??圖５雙通道復(fù)位積分器與復(fù)位波形對比??Ｆｉｇ．?５?Ｄｕａｌ?ｃｈａｎｎｅｌ?ｒｅｓｅｔ?ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ?ａｎｄ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ??圖３不同控制電路結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?３?Ｃｉｒｃｕｉｔ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ??基于混合控制器的逆變器電路信號流如圖４??所示。根據(jù)自動控制理論，可得：??Ｈ＾ＯＵＴ／ＲＥＦ＾Ｈ＾＾Ｈ＾／Ａ?（５）??Ｈｃ＾ＯＵＴ／Ｐ＾＾／Ａ?（６）??（７）??式中為參考基準(zhǔn)；，?Ｗｏｏｃ，分別為ＰＩＤ控制器、??單周期控制器、功率級的傳遞函數(shù)；／Ｕ?１＋／／ｃ〇ｃ＋／／ｍ）Ｈ（ｃｃ／／ｒｅ?；??Ｐ為輸入擾動；ｉ為負(fù)栽擾動。?????圖４混合控制器的信號流示意圖??Ｆｉｇ．?４?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｙｂｒｉｄ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｓｉｇｎａｌ?ｆｌｏｗ??對式（５）￣（７）進(jìn)行整理可得到式（８），（９）。假??設(shè)Ｗ〇？為一個定量，則／／（）Ｌ也確定下來，但／／〇ｐ的??值可由和Ａ／ｏｃｃ進(jìn)行調(diào)節(jié)。在這３個傳遞函數(shù)??中，有兩個是獨(dú)立的，表明該混合控制器具備雙重??自由度，可同時對輸入及輸出側(cè)的擾動進(jìn)行調(diào)節(jié)。??／／〇．．＝－Ｗ〇Ｒ?（８）??／／（）！＞


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