1 引言
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，逆變器如今已廣泛地應(yīng)用于航空、航海、電力系統(tǒng)、醫(yī)療、通信等各個(gè)行業(yè)。人們對(duì)逆變器的要求越來越高，而逆變器控制技術(shù)是決定逆變器性能的關(guān)鍵。目前逆變器較多采用瞬時(shí)值控制方案，根據(jù)逆變器系統(tǒng)調(diào)制的對(duì)象，一般可以分為電壓瞬時(shí)值控制方案和電流瞬時(shí)值控制方案。在電流控制技術(shù)上比較常見的電流跟隨控制技術(shù)，電流滯環(huán)瞬時(shí)值控制技術(shù)和電流spwm瞬時(shí)值控制技術(shù)^[1]。
滯環(huán)控制具有硬件電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、電流響應(yīng)快、準(zhǔn)確度較高、輸出電壓不含特定頻率的諧波分量等特點(diǎn)^[2]，但電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率是變化的，造成開關(guān)損耗和電磁干擾增大。
本文針對(duì)電壓型三相逆變器提出了定頻滯環(huán)電流滯環(huán)控制。逆變器穩(wěn)定了開關(guān)頻率，降低了開關(guān)損耗，具有良好的動(dòng)態(tài)性能和高品質(zhì)的輸出波形。

2 定頻滯環(huán)電流控制
電流控制的電壓型三相逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，其三相逆變器采用中性線結(jié)構(gòu)，即直流側(cè)母線中點(diǎn)與星型連接的電動(dòng)機(jī)負(fù)載的中性點(diǎn)接地，電動(dòng)機(jī)負(fù)載是對(duì)稱的，則三相開關(guān)控制相互獨(dú)立，任何一相不受其它兩相干擾^[3][4]。

圖1 電壓型三相逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1，a相電源電壓瞬時(shí)值方程為：
（1）
u_a是a點(diǎn)相對(duì)于直流側(cè)母線中點(diǎn)n的電壓，開關(guān)管v1導(dǎo)通為v_dc/2，開關(guān)管v4導(dǎo)通為－v_dc/2。要控制輸出電流i跟蹤負(fù)載指令電流i^*，誤差幅值不超過h，假定輸出電流為指令電流i^* 時(shí)，則有
（2）
u^*稱為參考電壓，在這一電壓下，逆變器的輸出電流將完全等于指令電i^* 。式（1）減去（2），定義誤差電流為δ_a=i_a- i_a^*，電阻足夠小，可以忽略，即r(i_a- i_a^* )忽略，則有
(3)
（1）指令電流 i_a^* >0
在i_a^* >0，一個(gè)開關(guān)周期的電流滯環(huán)控制及其波形如圖2，在0＜t＜t₁，式（3）的數(shù)學(xué)變換式為：

圖2 i_a^*>0 滯環(huán)電流控制電流電壓波形

(4)
在0＜t₁＜t_s，

(5)
在一個(gè)完整的開關(guān)周期ts，通過式（4）和（5），得到

(6)
將式（2）代入式（6），得到a相滯環(huán)電流帶寬h表達(dá)式為

(7)
（2）指令電流i_a^*<0
在i_a^*<0，一個(gè)開關(guān)周期的電流滯環(huán)控制波形如圖3，在0＜t＜t₁，式（4）的數(shù)學(xué)變換式為：

圖3 i_a^*<0滯環(huán)電流控制電流電壓波形

(8)
在0＜t₁＜t_s，

(9)
通過計(jì)算，a相滯環(huán)電流帶寬h表達(dá)式為：

(10)
根據(jù)式（7），式（10）可知，i_a^*不論正負(fù)，h的表達(dá)式相同，則將滯環(huán)電流寬度h寫成統(tǒng)一形式

(11)
式（11）為滯環(huán)電流寬度h與開關(guān)頻率fs的關(guān)系式。傳統(tǒng)的滯環(huán)電流控制，滯環(huán)寬度是固定的，開關(guān)頻率是變化的?，F(xiàn)在固定期望的開關(guān)頻率fs，通過式（11）計(jì)算滯環(huán)電流寬度h，實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率的定頻化。其中圖4為定頻滯環(huán)控制帶寬計(jì)算框圖。

圖4 定頻滯環(huán)控制帶寬計(jì)算框圖

3 仿真
利用matlab，根據(jù)所提出的定頻滯環(huán)電流控制算法建立模型，對(duì)圖1的電壓型三相逆變器進(jìn)行仿真。變帶寬滯環(huán)控制模塊應(yīng)用matlab的s函數(shù)實(shí)現(xiàn)。圖5為變帶寬控制器。仿真參數(shù)見附表。

圖5 變帶寬控制器
附表 仿真參數(shù)

a相參考電流信號(hào)ia*為正弦信號(hào)，頻率為50hz，最大值為50a。如圖6所示。逆變器輸出電流ia如圖7?？梢钥闯瞿孀兊妮敵鲭娏髂芫_的跟蹤參考信號(hào)。

圖6 逆變器 a相參考電流

圖7 逆變器a相輸出電流

給定開關(guān)頻率12khz，根據(jù)提出的算法進(jìn)行仿真，得到帶寬波形如圖8，可以看出帶寬隨時(shí)間周期改變穩(wěn)定開關(guān)頻率。圖9是定頻控制逆變器a相輸出電流的頻譜分析。可以看出諧波主要集中在開關(guān)頻率附近，這就證明了該定頻算法用于電壓型三相逆變器是有效的。圖10是固定滯環(huán)帶寬逆變器a相輸出電流的頻譜分析，與圖9對(duì)比，由于采用固定滯環(huán)寬度固定控制，逆變器開關(guān)頻率不穩(wěn)定，諧波分量分散，不利于濾波，造成開關(guān)損耗大。

圖8 定頻控制變化的滯環(huán)帶寬

圖9 定頻滯環(huán)控制逆變器a相輸出電流頻譜分析

圖10 定滯環(huán)寬控制逆變器a相輸出電流頻譜分析

4 結(jié)束語
提出了一種新的定頻滯環(huán)電流控制算法，在保持傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制電流響應(yīng)快，準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了開關(guān)頻率的穩(wěn)定。該算法不需要增加額外模擬電路，完全數(shù)字化控制，在達(dá)到較高跟蹤精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率的定頻化。最后通過仿真證實(shí)該算法對(duì)穩(wěn)定電壓型三相逆變器開關(guān)頻率是有效可行的。

作者簡(jiǎn)介
張 竹（1985-） 女 碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)。
張代潤(rùn)（1965-） 男 教授/碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)。

參考文獻(xiàn)
[1] 竺興妹.三相瞬時(shí)值反饋逆變器的初步研究[j]. 電氣技術(shù)與自動(dòng)化, 2008,37（2）:126-128.
[2] 王兆安,楊君,劉進(jìn)軍等.諧波抑制和無功功率補(bǔ)償[m]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.
[3] 鄒曉,易靈芝,張明和等.光伏并網(wǎng)逆變器定頻滯環(huán)電流控制新方法[j].電力自動(dòng)化設(shè)備,2008,28(4):5862.
[4] fangrui liu, ali i.maswood. a novel variable hysteresis band current control of three-phase three-level unity pf rectifier with constant switching frequency[j].ieee transbbbbbb on power electronics,2006,21(6):1727-1734.