《電子技術應用》
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一種新型逆變器及其滑模控制
來源:電子技術應用2012年第3期
譚 術1,孫 韜2,房 勇3,陳 偉1
1.南充電業局,四川 南充637000; 2.重慶大學 輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室,重慶400044; 3.西安黃河光伏科技股份有限公司,陜西 西安710043
摘要: 提出一種新型逆變器,該逆變器具有拓撲結構簡單和控制設計容易的優點,整個拓撲只有一個高頻開關,故開關損耗小,且輸出電壓的幅值可以大于也可以小于輸入電壓。為了使新拓撲獲得很好的動態和穩態性能,在分析其基本工作原理的基礎上,對該拓撲的滑模控制進行了研究。最后進行了仿真驗證。仿真結果表明,在滑模控制下,新型逆變器對負載擾動具有很好的抑制能力,表現出很好的動態和穩態性能,且輸出電壓波形諧波含量低,波形質量好,是一種高性能的逆變器。
中圖分類號: TM34
文獻標識碼: A
文章編號: 0258-7998(2012)03-0071-04
A novel inverter and its sliding mode control
Tan Shu1,Sun Tao2,Fang Yong3,Chen Wei1
1.Nanchong Power Bureau, Nanchong 637000,China; 2.State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology, Chongqing University,Chongqing 400044,China; 3.Xi′an Huanghe Photovoltaic Technology Co.,Ltd,Xi′an 710043,China
Abstract: A novel Boost invert is proposed. The topological structure of the Boost invert is simple and the control design is easy. There's only one high frequency switch which make the switch low loss in the topology. The output voltage amplitude of the topology can be more or less than the input voltage. To realize good dynamic and static performance, the sliding mode control of the Boost invert was researched based on the working principle of the invert. Simulation results show that the Boost invert adopting sliding mode control has good dynamic and static performance, which has very good inhibitory ability for input disturbances and load disturbance. The output voltage is high quality and the harmonic content is low. It is a high-performance inverter.
Key words : Inverter;harmonic distortion rate;sliding mode control;dynamic performance

    傳統單相橋式逆變器作為一種常見的拓撲結構,在許多領域得到了廣泛應用。然而,該拓撲的輸出逆變電壓幅值必須低于輸入直流電壓,當應用在輸出電壓高于輸入電壓的場合時,須增加一級Boost電路來提高直流電壓,這會導致逆變器成本、體積和電路復雜性的增加,同時也降低了其傳輸效率。為此,參考文獻[1-3]提出Z源逆變器,其輸出電壓可高于或低于直流電源電壓,且無橋臂直通問題。但 Z源逆變器是在傳統橋式逆變器前加了一個Z源網絡,其成本和效率問題依然沒能很好地解決。參考文獻[4-6]對雙Boost逆變器進行研究。雙Boost逆變器由兩個同步Boost級聯而成,這種逆變器的輸出電壓可高于或低于直流電源電壓,因而在實用中有更大的靈活性,同時降低了成本,簡化了電路。但是該逆變器的兩個Boost需要協調工作,每個Boost的兩個開關之間需要加入死區時間,因此控制起來相對復雜,且四個開關都工作在高頻狀態,開關損耗較大。

    本文在雙Boost逆變器的基礎上提出了一種新型逆變器,該逆變器只需要一個Boost電路和一個換向橋。其輸出電壓可高于或低于直流電源電壓,拓撲結構較雙Boost逆變器簡單,整個拓撲只有一個開關工作在高頻狀態減少了開關損耗,且不存在兩個Boost控制協調的問題。故其拓撲結構和控制結構都相對雙Boost逆變器簡單。
    滑模控制具有很好的自適應性和較強的魯棒性,能很好地滿足高性能要求的場合[7]。為此本文在提出新型逆變器的基礎上,對該逆變器的工作進原理行分析,并對其滑模控制進行了研究。

 

 




 Boost電路的控制設計,因此其控制的設計比較簡單。整個拓撲只有一個開關工作在高頻狀態,從而減小了開關損耗提高了系統效率。為了使該電路獲得很好的魯棒性,在分析其工作原理的基礎上,對其滑模控制策略進行了研究。最后進行了仿真驗證,仿真結果表明在滑模控制下的新型逆變器對負載擾動具有很好的抑制能力,表現出很好的動態和穩態性能,且輸出電壓波形諧波含量低,波形質量好,是一種高性能的逆變器。

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