400 Hz中频电源波形多重比例谐振控制策略

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.02.008

摘要/Abstract

摘要：

针对比例积分(PI)控制器难以实现输出电压无静差控制及低次谐波抑制困难等问题,提出一种单电压环多重比例谐振(PR)控制策略。分析了PR控制器的特性,给出了PR参数的设计方法,通过MATLAB进行了仿真验证,并在2 kVA样机上进行了实验验证。结果表明,所提策略可实现特定谐波的完全消除,输出电压波形总谐波失真小于1%,具有良好的稳态和动态性能。

关键词: 400 Hz中频电源, 无静差控制, 低次谐波抑制, 多重比例谐振

Abstract:

A single voltage loop multiple proportional resonance (PR) control strategy is proposed to address the difficulties of proportional integral (PI) controllers in achieving zero static error control of output voltage and low order harmonic suppression.The characteristics of the PR controller is analyzed, a design method for PR parameters is provided, the simulation verification using MATLAB is finished, and the experimental verification on a 2 kVA prototype is conducted. The results show that the proposed strategy can achieve the complete elimination of specific harmonics, the total harmonic distortion of output voltage less than 1%,and the good steady-state and dynamic performance.

Key words: 400 Hz power, zero-steady-error control, low order harmonic suppression, multiple proportional resonance(PR)

中图分类号:

TM464

袁国清. 400 Hz中频电源波形多重比例谐振控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(2): 44-49.

YUAN Guoqing. Multiple Proportional Resonant Control Strategy of 400 Hz Single-Phase Voltage Source Inverter[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(2): 44-49.

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参考文献 14

[1]	李子欣, 王平, 李耀华, 等. 采用数字控制的400 Hz大功率逆变电源[J]. 中国电机工程学报, 2009, 29(6):36-42.
[2]	刘春喜, 马伟明, 孙驰, 等. 大功率400 Hz逆变电源数字控制设计[J]. 电工技术学报, 2011, 26(1):100-107.
[3]	刘重洋, 魏亚龙, 刘刚, 等. 电网电压不平衡下变流器直流稳压控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2023(2):68-73.
[4]	谢孟. 单相 400 Hz中频电压源逆变器的输出控制及其并联运行控制[D]. 北京: 中国科学院研究生院, 2006.
[5]	蔡昆, 李耀华, 胜晓松, 等. 高性能单相电压源逆变器的输出控制[J]. 电工技术学报, 2005, 20(1):104-107.
[6]	张纯江, 张婧, 邬伟扬, 等. 基于Delta算子的谐振控制器实现高频链逆变器波形控制[J]. 电工技术学报, 2008, 23(7):81-85.
[7]	詹行行, 刘路辉, 肖雄波, 等. 船用逆变器的虚拟柴油发电机组控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2020(9):50-56.
[8]	徐栋, 王英. 大功率两电平电压源型逆变器脉宽调制策略的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021(8):64-69.
[9]	王同, 周杰, 肖华根, 等. 一种低电流纹波电解电源机器控制方法[J]. 电器与能效管理技术, 2022(7):56-61.
[10]	赵众. 单相 400 Hz中频电源复合控制技术的研究[D]. 北京: 中国科学院研究生院, 2006.
[11]	刘春喜, 马伟明, 孙驰, 等. 大容量400 Hz逆变器输出LC滤波器设计和低次谐波抑制[J]. 电工技术学报, 2011, 26(6):129-136.
[12]	刘春喜. 大容量 400 Hz中频逆变器拓扑和数字控制技术研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2010.
[13]	LI Z X, LI Y H, WANG P, et al. Single-loop digital control of high-power 400hz ground power unit for airplanes[J]. IEEE Transactions on Industry Electronics, 2010, 57(2):532-543. doi: 10.1109/TIE.2009.2033490
[14]	袁国清. 宽输入直流电压下中频逆变器双环控制策略研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2015.

额定参数	数值	主电路参数	数值
输入直流电压/V	185~320	电感L/H	200
输出额定电压/ V_rms	230	电容C/F	15
输出额定频率/ Hz	400	变压器变比	1∶2.17
输出额定功率/kVA	2.0	开关频率/kHz	12
负载功率因数	0.8(滞后)	死区时间/μs	2.5

[1]	陈钰, 周宝鼎. 基于GaN器件的单相逆变器TCM控制策略研究[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(2): 39-43.
[2]	陈奇, 张彬意, 毛行奎. 基于碳化硅的双向PCS设计[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(9): 43-49.
[3]	王甫, 李征. 基于磁性元件自平衡的双极模块化多电平直流变压器[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(5): 30-36.
[4]	薛冰, 杨欢红, 葛云芳, 刘书培, 程丰平, 柴磊. 分布式光伏逆变器无功优化与安全提升装置的研制[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(4): 67-71.
[5]	杨坤, 马少华, 庞哲远, 冯宇宁. 一体化照明灯电源散热设计[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(12): 32-37.
[6]	赵鋆, 艾远高, 向强铭, 夏国强, 黄家志. 适用于电流源型逆变器的SVPWAM调制策略及其损耗分析[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(12): 61-69.
[7]	殷勇, 张小峰, 王成亮, 许庆强. 双逆变MC-WPT系统一次侧软开关研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(7): 16-20.
[8]	石伟, 赵启良. 一种集中旁路型并联UPS的锁相方法[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(12): 64-66.
[9]	徐栋, 王英. 大功率两电平电压源逆变器脉宽调制策略的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(8): 64-69.
[10]	张安明, 张海鹏. 电场有源抑制系统的电磁干扰主要传播路径分析[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(12): 41-45.
[11]	林磊, 温步瀛. 基于虚拟电流的VSG并离网无缝切换控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(11): 58-64.
[12]	张强, 吴雅楠, 葛乐. 考虑全局优化的储能最优就地电压控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(10): 90-97.
[13]	宋浩谊, 李永, 廖建军. 一种基于复合拓扑的数字DC/DC电源设计[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(9): 40-45.
[14]	黄蕾. 基于碳化硅的高功率密度矩阵变换器[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(7): 16-24.
[15]	侯蕊欣, 朱学洲, 胡道玖. 基于非连续脉宽调制的T型三电平容错控制^*[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(3): 63-69.