三相逆变器单环与双环控制对比研究：动态性能与负载适应性

本文主要探讨了三相恒压恒频逆变器的单环与双环控制方法的比较研究。首先，作者介绍了背景，指出随着三相CVCF逆变器在UPS和新能源并网等领域广泛应用，对逆变器的性能要求不断提高，特别是输出波形质量的提升。控制策略对于实现这些要求至关重要。 文章的核心内容集中在将逆变器建模在同步旋转坐标系下，通过这种方法，单闭环PID控制可以简化控制过程，实现无静差调节，展现出良好的动态性能和稳定性。尽管单闭环控制结构简单，易于实现，但它可能在某些情况下存在PD滞后和PI超前纠正的不足。 为了追求更高的性能，研究者引入了双闭环控制，通常包括电感电流内环和电容电流内环。双闭环控制如文献中所述，电感电流反馈控制提供了较强的抗短路能力，但外特性相对较软；而电容电流反馈控制则具有硬的外特性、高的稳态精度，但在实现过载和短路电流限制方面较为困难。为了克服这些问题，文中采用了一种结合负载电流前馈的电感电流内环控制策略，旨在融合双闭环控制的优点，同时提供更好的带非线性负载能力和保护功能。 在具体实施上，作者对比了在相同极点配置下的单闭环和双闭环控制的等效输出阻抗频率特性，并通过PSCAD软件进行了仿真分析，以评估它们在动态响应方面的表现。结果显示，虽然两种控制方法都表现出优良的动态性能，但双闭环控制在低频段的性能更优，且能更好地处理非线性负载和实现限流保护。 总结来说，本文通过理论分析和实验验证，深入探讨了单环与双环控制在三相逆变器中的优劣，并提出了一种改进的双闭环控制策略，这对于优化逆变器性能，特别是在复杂工作环境下，具有重要的理论指导意义。