单相独立逆变器实验原理

实验原理：

单相全桥逆变器采用双闭环控制的单极性倍频调制，外环是电压回路，电压环的输出作为内环的给定信号。内环是电感电流回路，给定信号是电压环的输出。电流环的输出信号作为调制波与载波进行比较得到逆变器的控制信号。接下来，我们将分析电压电流双环的设计以及增添了电压有效值回路提高了电压调整率。

电流环设计：

根据电感两端的电压公式可以画出上图，为了抵消电容电压对回路的扰动，我们采取了前馈控制。对于控制器Gi的设计，可以采取P、PI以及Type 2等控制方式。本次我们选择较为简单的P控制器进行设计。令Gi=k1，则传递函数如下：

故：

其中Ui为开关频率的十分之一到八分之一。

电压环设计：

电压回路控制方块图如图所示。假设电流回路响应之带宽较电压回路带宽高四倍以上，则电流回路之响应在分析电压回路响应时可以被视为1。电压回路控制器亦采用前向控制与反馈控制并用，由于有感测负载电流，因此电压控制器利用感测的负载电流加入电流命令中作为前向控制用以直接消除负载电流对于电压回路的扰动。

电压环的设计也可以采用P或者PI控制器。电压环的带宽为电流环的四分之一。如果采用P控制器，令Gv=K2，则：

电压有效值回路：

为了使逆变器有更好的电压调整率，在电压环的参考电压处增加了一个电压有效值回路。将输出电压的有效值与给定电压有效值进行比较，获得的误差经过控制器后与参考电压最大值进行叠加然后乘以标准正弦量作为电压环的给定量（一般情况下为了获取准确的有效值，需要经过一个低通滤波器以及带通滤波器进行滤波）。

实验效果：

输出电压波形（电压的采样增益为1/80，对于有效值40伏的电压采样信号有效值约为0.5V）

总 结：

经过以上对单相逆变器常见的双闭环控制方式的讲解有助于学生进行学习了解双闭环控制器的设计流程。

仿真效果图：