PDF《正弦波逆变电源的数字控制技术》

正弦波逆变电源的数字控制技术 谢力华 ,苏彦民 (西安交通大学 ,西安 710049) 摘要 :概述了逆变电源数字化技术的现状、 意义 ,详细介绍了逆变电源数字控制的几种控制策略.

指出了逆变 电源数字控制技术发展的趋势. 关键词 :逆变器 ;

电源 ;

数字控制 中图分类号 : TN86 文献标识码 :A 文章编号 :1000 - 100X(2001)

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04 Digital Control of Sine Wave Inverter XIE Li2hua , SU Yan2min ( Xi'

an Jiaotong University , Xi'

an

710049 , China) Abstract :In this paper , present situation and significance of the digital control inverter are summarized. Digital con2 trol means of sine wave inverter are introduced in detail. Development trend of the digital control inverter is pointed out. Keywords :inverter ;

power supply ;

digital control

1 引言随着信息技术的发展 ,逆变电源越来越广泛地 应用于银行、 证券、 军事、 医疗、 航空航天等领域 ,早 期的逆变电源 ,只需要其输出不断电 ,稳压 ,稳频即 可 ,然而 ,今天的逆变电源除这些要求外 ,还必须环 保无污染 ,即绿色环保逆变电源.同时随着网络技 术的发展 ,对逆变电源的网络功能也提出了更高的 要求.高性能的逆变电源必须满足 : ① 高的输入功 率因数 ,低的输出阻抗 ;

② 快速的暂态响应 ,稳态精 度高 ;

③ 稳定性高 ,效率高 ,可靠性高 ;

④ 低的电磁干 扰;

⑤智能化 ;

⑥ 完善的网络功能.显然这些要求的 实现离不开数字化控制技术. 传统的逆变电源采用模拟电路控制 ,但模拟控 制存在许多固有的缺点 : (1) 因采用大量的分散元件和电路板 ,导致硬件 成本偏高 ,系统的可靠性下降 ;

(2) 由于人工调试器件的存在 ,如可调电位器 , 导致生产效率降低及控制系统的一致性差 ;

(3) 器件老化及热漂移问题的存在 ,导致逆变电 源输出性能下降 ,甚至导致输出失败 ;

(4) 产品升级换代困难 ,对同一型号的模拟控制 逆变电源 ,若不改动硬件 ,升级是不可能的 ,每一个 新型的逆变电源都要求重新设计、 制造控制系统 ;

收稿日期 :2001 -

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28 定稿日期 :2001 -

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05 作者简介 :谢力华(1971 - ) ,男 ,江西奉新人 ,博士生 ,研 究方向为逆变电源数字控制技术和交流调 速. (5) 模拟控制的逆变电源的监控功能有限 ,一旦 出现故障 ,要想恢复正常 ,技术人员必须亲赴现场.

80 年代初期 ,为了提高逆变电源的通信功能及显示 功能 ,逆变电源的设计中采用了微处理器 ,但是 ,由 于微处理器的速度问题 ,逆变电源的控制仍然采用 模拟电路进行. 数字化、 网络化已经成为信息社会的主流.随 着高性能的 DSP 控制器的出现 ,逆变电源的全数字 控制成为现实.DSP 能够实时地读取逆变电源的 输出 ,并实时地计算出 PWM 输出值 ,使得一些先进 的控制策略应用于逆变电源的控制成为可能.这对 于逆变电源大量非线性电子负载的状况 ,可以针对 非线性负载动态变化产生的谐波进行动态的补偿 , 从而使得输出谐波达到可接受的水平.

2 逆变电源数字控制的现状 早期的微处理器运算速度有限 ,通常只具有给 定正弦波的发生、 控制逆变电源的开关及实现保护 显示等功能 ,逆变电源的核心 ― ― ― 逆变器的控制仍 然需要模拟电路的参与.随着电机控制专用 DSP 的出现和控制理论的普遍发展 ,使得逆变电源的控 制技术朝着全数字化、 智能化及网络化的方向发展 , 逆变电源的数字控制技术发生了一次大的飞跃. 逆变电源采用数字控制 ,具有以下明显优点 : (1) 易于采用先进的控制方法和智能控制策略 , 使得逆变电源的智能化程度更高 ,性能更完美. (2) 控制灵活 ,系统升级方便 ,甚至可以在线修 改控制算法 ,而不必改动硬件线路. (3) 控制系统的可靠性提高 ,易于标准化 ,可以