无传感器下中频逆变电源死区补偿与控制策略

TM301.2; 在飞机停靠阶段采用400 Hz地面电源代替飞机辅助动力源是降低机场碳排放量的重要手段.然而,受限于开关频率与电压高动态响应速度的要求,400 Hz逆变电源通常采用输出电压单闭环控制策略,减少了LC滤波器中电感电流的采样与控制环节,导致控制系统设计难度加大,同时因无法获得电流极性而缺少了死区补偿方向.为了提高 400 Hz逆变电源负载电压的控制性能与电能质量,首先针对400 Hz逆变电源中因死区对逆变器输出电压基波幅值、相位误差以及低次谐波畸变的影响机理进行分析,进而提出一种基于电流观测的死区补偿策略.根据电感电流的状态方程,提出构建无零漂的电流观测模型,得到电感电流的极性,对...

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Published in电机与控制学报 Vol. 27; no. 10; pp. 171 - 180
Main Authors 贺玫璐, 薛鹏飞, 刘平, 刘永杰, 苗轶如
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 太原科技大学 电子信息工程学院,山西 太原 030024%国网山西省电力公司太原供电公司,山西 太原 030012%湖南大学 电气与信息工程学院,湖南 长沙 410082 01.10.2023
Subjects
谐波畸变
current observation
逆变器
航空地面电源
dead-time compensation
电流观测
harmonic distortion
比例谐振控制器
inverter
死区补偿
ground power unit
proportional reso-nance controller
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Summary:TM301.2; 在飞机停靠阶段采用400 Hz地面电源代替飞机辅助动力源是降低机场碳排放量的重要手段.然而,受限于开关频率与电压高动态响应速度的要求,400 Hz逆变电源通常采用输出电压单闭环控制策略,减少了LC滤波器中电感电流的采样与控制环节,导致控制系统设计难度加大,同时因无法获得电流极性而缺少了死区补偿方向.为了提高 400 Hz逆变电源负载电压的控制性能与电能质量,首先针对400 Hz逆变电源中因死区对逆变器输出电压基波幅值、相位误差以及低次谐波畸变的影响机理进行分析,进而提出一种基于电流观测的死区补偿策略.根据电感电流的状态方程,提出构建无零漂的电流观测模型,得到电感电流的极性,对调制电压信号进行补偿,实现对死区效应的抑制.然后建立系统的传递函数,结合幅频特性曲线,从抗扰动性、高频衰减特性以及动态响应速度几个方面总结出比例-谐振控制器的参数优化设计方法.最后搭建仿真模型与实验平台,对所提电流观测模型、死区补偿方法以及控制器参数优化设计方法的可行性与有效性进行验证.
ISSN:1007-449X
DOI:10.15938/j.emc.2023.10.017