400Hz逆变器电压环反馈控制设计

sR1C2+R1/R2+1)，其中R1=820Ω，R2=5.1kΩ，C2=10nF。

综上，Vo（s）至B（s）的传递函数H(s)=B(s)/Vo(s)=K2/(sR1C2+R1/R2+1)；

2.3 脉宽调制器（PWM）传递函数Gd(s)

一般PWM调制器的传递函数为Gd(s)==，其中Vm为三角波最大振

幅。在具体电路中，反馈信号与基准正弦波信号送入差动放大器，输出误差信号再与标准三角波比较，生成SPWM驱动信号。此处所用三角波的振幅为Vm=3V。

    综上，在未加入补偿网络之前，整个回路增益为

G（s）=G1(s)H(s)Gd(s)

=K1/(s2LC+1)[K2/(sR1C2+R1/R2+1)(1/Vm)

=1.569/[(6×10-9s2+1)(7×10 -6s+1)

绘制其幅频Bode图，如图3所示。

3 补偿网络设计

由前述Bode定理，补偿网络加入后的回路增益应满足，幅频渐近线以－20dB/dec的斜率穿过剪切点（ωc点），并且至少在剪切频率左右从到2ωc的范围内保持此斜率不变。

由此要求，首先选择剪切频率。实际应用中，选fc=fs/5为宜，其中fs为逆变器工作频率或开关管开关频率。具体逆变器中，开关频率为40kHz，则fc=40/5=8kHz。

在未加补偿网络之前的回路增益Bode图如图3所示，在fc=8kHz处的增益为－20.17dB，由此，补偿网络应满足如下条件，即在fc=8kHz处的增益为＋20.17dB，斜率为＋20dB/dec，而且，此斜率在fc/4=2kHz与2fc=16kHz（取15kHz）的范围内保持不变。补偿网络的Bode图如图4所示（幅频）。

由图4可得：f1=2kHz处，G(ω)=20lg(2πf1)=8.129dB或者2.55（倍数）=AV1，f2=15kHz处，G(ω)=20lg(2πf2)=25.63dB或者19.12（倍数）=AV2，两个零值对应频率为fz1=fz2=2kHz，一个极值在fp1=15kHz处，另一个极值在fp2=20kHz处。考虑选用如图5所示补偿放大器时，其电阻电容参数值可计算如下：

取R3=5.1kΩ，R0=39kΩ，则R2=R3AV2=97.5kΩ，C2=1/(2πfp2R2)=81.6pF，C1==816pF，R1=1/(2πfp1R3)=39kΩ，C3=π=2040pF。

实际电路中，取R2=100kΩ，C2=100pF，C1=800pF，R1=39kΩ，C3=2200pF。

4 实验结果

将上面补偿网络加入后，逆变器可带满载并稳定工作，其IGBT管两端电压vCE及输出电压vo的波形如图6所示，电路工作条件为：功率P=500W（满载），母线电压Vin=±180V。

5 结语

实验结果表明，将控制理论的频率响应法应用于逆变器电压单环反馈控制设计有其直观简单的优点，同时易于实现。逆变器电路加入补偿网络后其稳定性有所改善。不足之处在于，输出波形在非线性负载及负载变化较大时畸变明显，需要寻求更好的调节方法来改善。

《400Hz逆变器电压环反馈控制设计(第2页)》