一种新型逆变器及其滑模控制-AET-电子技术应用

一种新型逆变器及其滑模控制

来源：电子技术应用2012年第3期

谭术1，孙韬2，房勇3，陈伟1

1.南充电业局，四川南充637000； 2.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044； 3.西安黄河光伏科技股份有限公司，陕西西安710043

摘要： 提出一种新型逆变器，该逆变器具有拓扑结构简单和控制设计容易的优点，整个拓扑只有一个高频开关，故开关损耗小，且输出电压的幅值可以大于也可以小于输入电压。为了使新拓扑获得很好的动态和稳态性能，在分析其基本工作原理的基础上，对该拓扑的滑模控制进行了研究。最后进行了仿真验证。仿真结果表明，在滑模控制下，新型逆变器对负载扰动具有很好的抑制能力，表现出很好的动态和稳态性能，且输出电压波形谐波含量低，波形质量好，是一种高性能的逆变器。

关键词： 逆变器谐波畸变率滑模控制动态特性

中图分类号： TM34
文献标识码： A
文章编号： 0258-7998(2012)03-0071-04

A novel inverter and its sliding mode control

Tan Shu1，Sun Tao2，Fang Yong3，Chen Wei1

1.Nanchong Power Bureau, Nanchong 637000，China； 2.State Key Laboratory of Power Transmission Equipment ＆ System Security and New Technology， Chongqing University，Chongqing 400044，China； 3.Xi′an Huanghe Photovoltaic Technology Co.，Ltd，Xi′an 710043，China

Abstract： A novel Boost invert is proposed. The topological structure of the Boost invert is simple and the control design is easy. There's only one high frequency switch which make the switch low loss in the topology. The output voltage amplitude of the topology can be more or less than the input voltage. To realize good dynamic and static performance, the sliding mode control of the Boost invert was researched based on the working principle of the invert. Simulation results show that the Boost invert adopting sliding mode control has good dynamic and static performance, which has very good inhibitory ability for input disturbances and load disturbance. The output voltage is high quality and the harmonic content is low. It is a high-performance inverter.

Key words : Inverter；harmonic distortion rate；sliding mode control；dynamic performance

传统单相桥式逆变器作为一种常见的拓扑结构，在许多领域得到了广泛应用。然而，该拓扑的输出逆变电压幅值必须低于输入直流电压，当应用在输出电压高于输入电压的场合时，须增加一级Boost电路来提高直流电压，这会导致逆变器成本、体积和电路复杂性的增加，同时也降低了其传输效率。为此，参考文献[1-3]提出Z源逆变器，其输出电压可高于或低于直流电源电压，且无桥臂直通问题。但 Z源逆变器是在传统桥式逆变器前加了一个Z源网络，其成本和效率问题依然没能很好地解决。参考文献[4-6]对双Boost逆变器进行研究。双Boost逆变器由两个同步Boost级联而成，这种逆变器的输出电压可高于或低于直流电源电压，因而在实用中有更大的灵活性，同时降低了成本，简化了电路。但是该逆变器的两个Boost需要协调工作，每个Boost的两个开关之间需要加入死区时间，因此控制起来相对复杂，且四个开关都工作在高频状态，开关损耗较大。

本文在双Boost逆变器的基础上提出了一种新型逆变器，该逆变器只需要一个Boost电路和一个换向桥。其输出电压可高于或低于直流电源电压，拓扑结构较双Boost逆变器简单，整个拓扑只有一个开关工作在高频状态减少了开关损耗，且不存在两个Boost控制协调的问题。故其拓扑结构和控制结构都相对双Boost逆变器简单。
滑模控制具有很好的自适应性和较强的鲁棒性，能很好地满足高性能要求的场合[7]。为此本文在提出新型逆变器的基础上，对该逆变器的工作进原理行分析，并对其滑模控制进行了研究。

Boost电路的控制设计，因此其控制的设计比较简单。整个拓扑只有一个开关工作在高频状态，从而减小了开关损耗提高了系统效率。为了使该电路获得很好的鲁棒性，在分析其工作原理的基础上，对其滑模控制策略进行了研究。最后进行了仿真验证，仿真结果表明在滑模控制下的新型逆变器对负载扰动具有很好的抑制能力，表现出很好的动态和稳态性能，且输出电压波形谐波含量低，波形质量好，是一种高性能的逆变器。

参考文献
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