单相变频航空静止变流器的研究.pdf

第41卷第3期电力电子技术Vol.41,No.3
2007年3月PowerElectronicsMarch,2007
单相变频航空静止变流器的研究
单任仲,洪峰,王慧贞
（南京航空航天大学，江苏南京210016）

摘要:对一种新颖的双Buck逆变器（Dual-BuckInverter，简称DBI）进行了分析和研究，该逆器采用滞环电流控
制策略，实现了无偏置电流半周期运行模式，提高了系统效率。数字控制技术的应用使该逆变器能够实现360~800Hz
的变频输出，具有较宽的频率范围和较高的频率精度。分析了3种电压基准的生成方法。对LC滤波器进行了优化设
计，使得逆变器在全频率范围内都有较好的输出波形。
关键词:逆变器；滤波器/滞环电流控制；变频
中图分类号:TM46文献标识码:A文章编号:1000-100X（2007）03-0034-02

ResearchontheSinglePhaseVariable-frequencyofAviationStaticInverter
SHANRen-zhong，HONGFeng，WANGHui-zhen
（NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China）
Abstract:AnovelDual-BuckInverter（DBI）isproposedinthispaper，thesystemadoptshysteresiscurrentcontrol，
achievesnon-biasedhalfcyclemodeandimprovessystem’sefficiency.Theapplicationofdigitalcontroltechnologymakes
theinverteroutput360~800Hzvariable-frequencywaveformwithwiderfrequencyrangeandhigherfrequcncyprecision，
andthreemethodsforgeneratingvoltagereferenceareanalyzed.TheLCfilterisoptimized，thentheinverteroutputsbetter
waveformamongtherangeoffullfrequency.
Keywords:inverter；filter/hysteresiscurrentcontrol；variable-frequency

1引言电流滞环控制，提高了系统的动态性能。滞环控制模
变频技术是应交流电机无级调速需要而诞生态下DBI的功率管开关组合状态与桥臂输出电压
的。20世纪60年代后半期开始，半导体制造技术和的关系，及工作模态的分析见参考文献[5]。
工艺的发展促进了电力电子器件及电力变换技术的
不断发展。目前对航空静止变频器的研究也越来越
多，其应用场合也越来越广[1~3]。针对航空静止变流
器的高可靠性要求和特点，对双Buck逆变器（DBI）
进行了研究，通过分析滞环控制得到系统的瞬时开
关频率，从滤波器的谐振频率和逆变器的最低开关
频率入手优化设计了LC滤波器。同时应用数字控
制技术[4]实现了360~800Hz宽变频基准电压输出，图1逆变器主电路与控制电路
从而在全频率范围得到了良好的输出电压波形。3基准电压生成算法分析
2DBI控制系统所研究的逆变器系统的数字基准信号是通过
图1示出DBI的主电路图与控制电路框图，它TMS320LF2407A数字信号处理器和TLC5618A数
由两个类似Buck桥臂网络变换器组成，分别由模转换芯片生成的，具有很宽的频率变化范围和很

VS1，VD1，L1，Cf和VS2，VD2，L2，Cf构成。DBI的特点好的精度。利用数字处理芯片产生正弦基准信号的
有：①无桥臂直通问题，增加了系统的可靠性，无需常用方法是，先构造一张一定点数的正弦表，然后通
加死区时间，消除了死区带来的波形畸变；②可分别过查表指令来实现正弦信号的输出，具体实现又可
对功率管和续流二极管进行最优设计，提高了系统以细分为以下3种方法：
的开关频率和效率。（1）固定正弦表的大小，通过修改定时器周期中
DBI采用电压电流双闭环控制，电压环采用数断来实现变频输出。若用该方法生成电压基准信号，
字PI控制，具有良好的稳态精度；电流环采用电感则在低频段定时器周期中断的频率较低，而在高频

定稿日期:2006-05-19段定时器周期中断的频率较高。假设固定正弦表的

作者简介:单任仲(1982-),男,浙江奉化人,硕士生,研点数为100点，则最低中断频率fmin=36kHz，最高中

究方向为电力电子功率变换器、航空电源。断频率fmax=80kHz。