SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究

　　加了PI控制器的系统等效开环传递函数为：

　　（4）
　　其中，Kvf为电压环反馈系数，由输出电压与给定电压之间的对应关系求得，这儿取0.036。图6(a)是积分参数固定时，比例参数变化时相应的幅相曲线；图6(b)为比例参数固定时，积分参数变化时相应的幅相曲线。从6(a)中可以看出在积分参数一定的情况下，改变比例参数，相频曲线保持恒定，而幅频曲线则随着Kp的变化而变化，当Kp增加时，低频增益变大（稳态误差变小），截止频率增加即响应速度变快。截止频率ωc要合理选择：因为ωc太小，系统响应速度太慢；ωc太大，则系统稳定性就差，一般需满足下式：

　　（5）
　　式中，fc为开关频率。根据输出频率的变化范围最大频率输出是1K，开关频率是25K，根据式(5)可选定曲线2为最优曲线。
　
　　从图6(b)可以看出积分常数Ti改变时，对截止频率和低频增益影响很小，而对相频特性影响则很大，从而影响稳定裕度。工程上要求稳定裕度取在45o左右，过低于此值，系统的动态性能较差，且对参数变化的适应能力较弱；过高于此值，意味着对整个系统及组成部件要求较高，因此造成实现上的困难，所以选择曲线2为最优曲线，即Ti=40us。综合上述分析，可以选定合适的比例常数、积分常数。

　 　图5(b)是所选定的PI调节器在不同负载下系统的幅相曲线。可以看出空载到满载的低频增益都较
大，说明稳压精度较高；相角裕度为

，从空载到满载只有较小的变化，整个负载范围内在稳定性上满足理论上和工程上的要求；本系统的截止频率约为开关频率的1/4.25倍，满足截止频率的一般要求；同时低频增益较未加校正前也有显著提高即系统的稳态误差大大减小。可见系统的稳定性和快速性都基本满足要求。

5　实验结果和结论

　　本文对电压、电流双闭环瞬时值控制的SPWM变频电源设计和研制了一套实验样机，并进行了原理性实验，其测试数据和设计值基本相符。实测的电流，电压波形如图7所示。

　　综合以上实验波形可知，系统实现了输出频率的可调性，且在整个频率范围内保证了很好的电压输出波形和稳压精度，可以看出变频输出波形光滑，波形失真度低，频率输出范围宽。

　　通过以上的讨论，并根据测试结果表明，通过上述方法和规则设计的控制参数是可行的，可使系统具有较好的稳态输出特性。且设计简单、快捷、实用、极大的减少了工作量。


参考文献

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