新型Boost逆变器滑模控制策略
韩思亮, 马皓
(浙江大学电力电子技术研究所,浙江杭州310027)
摘 要:提出了一种由双向Boost变换器组成的新型逆变器.该逆变器采用了两组独立对称的双向Boost电路,结合滑模控制策略,实现高性能的交流信号功率放大.给出了电路的工作原理,对新型Boost逆变器拓扑进行了小信号建模和开环分析,并给出了滑模控制方案.滑模控制方案能有效克服系统参变量变化和外部扰动,充分发挥了快速响应和鲁棒性强的优点.最后给出了仿真结果.
关键词:双向Boost逆变器;建模;滑模控制
中图分类号:TM 464文献标识码: A
传统的逆变器,诸如全桥DC/AC逆变器,一般作为降压式的逆变器,输出的瞬态电压低于输入的直流电压,结果是在需要输出大于输入的场合,必须在直流源和逆变器之间加入升压式的DC/DC环节.这种解决方案,已有许多电路拓扑被提出,当然这种电路较好地解决了升压和逆变的问题,但这种电路也带来了一些其他问题,比如需要隔离变压器,造成体积大、效率低等问题.这就有必要想出一种既能够逆变和升压,但又不需要笨重的变压器和其他的整流或者升压环节的电路来解决上述问题[1~3].
作者从一种比较新的角度提出了可以升压的正弦逆变电源,它由两组对称的Boost电路组成.这种新电路的特点是,依靠瞬时占空比的变化,产生比直流输入大的交流输出.因为用了Boost电路,所以较好地满足了升压的要求,又通过两组的配合,使得在负载端可以得到正弦波形.为了优化升压式逆变器的动态特性,同时保证在任何工作情况下运行正常,在控制方式上采用了滑模控制的方案.滑模控制相对于传统的控制方案的主要优势在于所具有的参变量的鲁棒性,它对系统参变量的扰动和负载的变化都具有不敏感性,具有良好的动态和稳态响应.
这种新的逆变器可以较好地应用于不间断电源上和交流驱动系统的设计中,以及当需要交流电压的瞬时值大于直流输入电压,同时又不希望有第二个电压变换环节和变压器的存在的应用场合.
1 功率放大器结构和基本工作原理
8 结 论
提出了一种新型基于滑模控制的逆变器,并用于正弦波功率放大器.该电路拓扑新颖,滑模控制方案算法简单,与传统的全桥SPWM电路相比,能获得更为理想的正弦输出电压.仿真结果表明基于滑模控制的双向Boost逆变器具有以下优点:能获得比较理想的正弦输出电压,谐波含量较低;系统具有良好的动态和稳态响应;电路设计简单;能输出较宽频率范围的输出电压.该逆变器的输出正弦电压频率范围达到了1 000 Hz;能较好地跟踪放大非正弦参考电压信号.本方案的缺点在于两组对称的Boost电路需要两组滑模控制器,控制电路相对较为繁冗.而且由于输出电压要求大于输入电压,使得电压利用率不是很高,输出滤波电容耐压要求过高.
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