SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究
3 SPWM变频电源的线性化模型
由于SPWM变频电源中存在着开关器件，因此是一个非线性系统，但因为一般情况下，SPWM变频电源的开关频率远高于调制频率，故可以利用传递函数和线性化技术，建立起SPWM变频电源的线性化模型[1]，如图2所示。图中，脉宽调制环节由脉宽信号产生环节和功率电路环节组成，一般可以等效为一个线性比例环节，用K表示，其输入为正弦控制电压，输出是等效的正弦调制电压。输出滤波环节由滤波电感Lf和电容Cf组成，为分析方便，取负载为阻性负载。电流环的反馈取自输出滤波电感的电流，为此滤波环节的传递函数可改写为两个环节的串联,以UAB(S)为输入, Ilf(S)为输出及以Ilf(S)为输入，Uo(S)为输出，求出相应的传递函数如图2中传递函数1和传递函数2。
图2 SPWM变频电源系统的数学模型
4 闭环设计
电压、电流双闭环控制系统是一种多环系统，设计多环系统的一般方法是：从内环开始，逐步向外扩大，一环一环地进行设计。先从电流环入手，设计好电流调节器，然后把电流环看作是电压调节系统中的一个环节，再设计电压环，因此首先进行电流环的设计实现[2]。相应的性能指标为输出功率500VA，功率管开关频率25K，频率变化范围15～1000Hz，输出电压为220VAC。滤波器参数Lf为1.6mH，Cf为2u。
4.1电流环的设计
从图2中，可得未加补偿校正环节的电流环开环传递函数：
（1）
图3(a)为校正前电流环开环在空载、感性载(φ=0.75)、满载下的幅相曲线[3]。从图中可以看出，开环频率特性的相移小于90ordm;，因此理论上电流闭环对任何的开环增益都是稳定的。电流环的设计必须保证电流闭环具有较好的稳定性，同时具有较快的动态响应和抗噪声干扰能力。
(a)校正前电流环开环幅相曲线
(b)校正后电流闭环幅相曲线
图3 校正前后不同负载时电流环幅相曲线
加了补偿环节后，电流闭环的传递函数：
（2）
由于SPWM变频电源中存在着开关器件，因此是一个非线性系统，但因为一般情况下，SPWM变频电源的开关频率远高于调制频率，故可以利用传递函数和线性化技术，建立起SPWM变频电源的线性化模型[1]，如图2所示。图中，脉宽调制环节由脉宽信号产生环节和功率电路环节组成，一般可以等效为一个线性比例环节，用K表示，其输入为正弦控制电压，输出是等效的正弦调制电压。输出滤波环节由滤波电感Lf和电容Cf组成，为分析方便，取负载为阻性负载。电流环的反馈取自输出滤波电感的电流，为此滤波环节的传递函数可改写为两个环节的串联,以UAB(S)为输入, Ilf(S)为输出及以Ilf(S)为输入，Uo(S)为输出，求出相应的传递函数如图2中传递函数1和传递函数2。
4 闭环设计
电压、电流双闭环控制系统是一种多环系统，设计多环系统的一般方法是：从内环开始，逐步向外扩大，一环一环地进行设计。先从电流环入手，设计好电流调节器，然后把电流环看作是电压调节系统中的一个环节，再设计电压环，因此首先进行电流环的设计实现[2]。相应的性能指标为输出功率500VA，功率管开关频率25K，频率变化范围15～1000Hz，输出电压为220VAC。滤波器参数Lf为1.6mH，Cf为2u。
4.1电流环的设计
从图2中，可得未加补偿校正环节的电流环开环传递函数：
图3(a)为校正前电流环开环在空载、感性载(φ=0.75)、满载下的幅相曲线[3]。从图中可以看出，开环频率特性的相移小于90ordm;，因此理论上电流闭环对任何的开环增益都是稳定的。电流环的设计必须保证电流闭环具有较好的稳定性，同时具有较快的动态响应和抗噪声干扰能力。
加了补偿环节后，电流闭环的传递函数：
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