1、 (a 額定功率阻性負載 (b 額定功率阻感性負載 圖 16 非線性負載時電壓電流波形及 THD （100V/div 50A/div 10ms/div） 圖 13 逆變器雙環(huán) PI-P 控制系統(tǒng)負載突變響應(yīng) (100V/div, 100A/div, .01s/div 圖 17 突加 68%額定負載時響應(yīng)波形及局部放大圖 (a電流峰值達額定峰值 (b電流有效值達額定有效值 （100V/div 50A/div 10ms/div） 圖 14 逆變器雙環(huán) PI-P 控制系統(tǒng)非線性負載響應(yīng)波形 （100V/div, 100A/div, 0.01s/div） 圖 15 是滿載(50A時的輸出電壓和電流的

2、波形，此時輸出電壓 THD=0.624%。圖 16 顯 示雙環(huán) PI-P 控制逆變器帶非線性負載峰值達 到額定負載電流峰值時的響應(yīng)波形， 此時負載 電流峰值 I0p=75A，電流波峰因子=3.1，輸出 電壓 THD=1.154%。可知此時系統(tǒng)對非線性 負載的適應(yīng)能力比雙環(huán) PI-PI 控制時要差些。 圖 17 為逆變器雙環(huán) PI-P 控制系統(tǒng)突加 68%額定負載（34A）時的響應(yīng)波形及突加時 刻放大圖， 響應(yīng)波形的動態(tài)過渡過程約 0.9ms， 輸出電壓變化率約為 8.4%，動態(tài)性能較好。 從仿真和實驗結(jié)果可知： 在相同的極點配 置情況下雙環(huán) PI-P 控制系統(tǒng)在非線性負載條 件下輸出電壓的質(zhì)量

3、明顯比雙環(huán) PI-PI 控制時 差，為了改善雙環(huán) PI-P 控制時系統(tǒng)的非線性 負載帶載能力， 可以采用增大系統(tǒng)期望自然頻 率的方法。 仿真表明隨著系統(tǒng)極點配置期望自然頻 率n 的提高，系統(tǒng)帶寬逐漸變寬，系統(tǒng)輸出 阻抗呈現(xiàn)減小趨勢，非線性負載帶載能力增 強。當(dāng)雙環(huán) PI-P 控制系統(tǒng)期望自然頻率n 為 圖 14 為逆變器雙環(huán) PI-P 控制系統(tǒng)在非線 性負載條件下輸出電壓、電流波形，圖 14(a 為非線性負載電流峰值超過逆變器額定負載 電流峰值時的波形，電流峰值 I0p=76.6A，電 流波峰因為 3.24，輸出電壓 THD=1.21%；圖 14(b為非線性負載電流有效值超過逆變器額 定負載電

4、流有效值時的波形，電流峰值 I0p=156.4A，電流波峰因子 WCF=3.11，輸出 電壓 THD=1.83%。 在與 3.1 節(jié)相同的實驗臺架上進行實驗， 實驗結(jié)果如下： 圖 15 阻性滿載時電壓電流波形及 THD （100V/div 50A/div 10ms/div） 5500 rad/s 時，其非線性負載帶載能力與n 為 2500 rad/s 時的雙環(huán) PI-PI 控制系統(tǒng)相當(dāng)。 其實驗結(jié)果如圖 18 所示： 2004. 2 陳 堅 電 力 電 子 學(xué) 電 力 變 換 和 控 制 技 術(shù)北京：高等教育出版社，2002. S Fasolo Uninterruptale power sup

5、ply 3 S Buso， multiloop control employing digital predictive voltage and current regulators J IEEE TransOn Power Electronics，2001，37(11： 1846-1854. 圖 18 非線性負載時電壓電流波形及 THD （100V/div 50A/div 10ms/div） 4 舒為亮，張昌盛，段善旭，康勇逆變電源 PI 雙環(huán)數(shù)字控制技術(shù)研究 電工電能新技術(shù)， 2005，24(2：1-4. 5 彭力，張宇，康勇，陳堅高性能逆變器模 擬控制器設(shè)計方法中國電機工程學(xué)報， 此時負

6、載電流峰值 I0p=73A，電流波峰因 子=3.2，輸出電壓 THD=0.712%。與圖 16 比 較可知，此時雙環(huán) PI-P 控制系統(tǒng)對非線性負 載的適應(yīng)能力有較大提高。 2006，26(6：89-94. i 4 結(jié) 論 依據(jù)電流內(nèi)環(huán)所采用調(diào)節(jié)器的不同， 本文 i 分別討論了電流內(nèi)環(huán)采用 P 調(diào)節(jié)器、 電壓外環(huán) 為 PI 調(diào)節(jié)器和電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)均為 PI 調(diào) 節(jié)器兩種 PWM 逆變器雙環(huán)控制方式。 采用極 點配置的方法設(shè)計控制器參數(shù)， 在閉環(huán)系統(tǒng)配 置相同的阻尼比和自然頻率的前提下對兩種 雙環(huán)控制方式進行仿真比較。 仿真和實驗結(jié)果 表明電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)均采用 PI 調(diào)節(jié)器的 逆變器雙環(huán)控制方式能夠達到較好的動、 靜態(tài) 特性，特別是其非線性負載帶載能力較強；電 流內(nèi)環(huán)采用 P 調(diào)節(jié)器、電壓外環(huán)為 PI 調(diào)節(jié)器 的逆變器雙環(huán)控制方式穩(wěn)態(tài)性能較好， 但其抗 非線性負載擾動能力不及電流內(nèi)環(huán)和電壓外 環(huán)均采用 PI 調(diào)節(jié)器的雙環(huán)控制方式。理論分 析和實驗結(jié)果表明通過增大控制系統(tǒng)的期望 自然頻率， 其抗非線性負載擾動能力可以得到 改善。 作者簡介：何 俊（1982-）男，湖北鄂州人