SPWM逆变器双环控制：建模、解耦与仿真优化

本文主要探讨了基于SPWM(正弦脉冲宽度调制)的逆变器控制系统建模与仿真，特别是在双环控制结构中的优化策略。双环控制策略通常采用电压外环和电流内环，旨在提升逆变器的性能，如更快的动态响应和更强的非线性负载适应性，同时减少输出电压的谐波成分。 在研究过程中，文章首先强调了状态反馈解耦的重要性，以消除输出电压与电流之间的交叉反馈，这有助于改善控制系统的稳定性。作者针对SPWM逆变器建立了一个合理的数学模型，以电容电压Uc和电感电流iL作为状态变量，通过基尔霍夫定律构建出连续时间和频域的传递函数，从而形成了逆变器的等效框图。 在控制方案的选择上，文中提出了两种可能的控制方案，通过对指令传输函数和扰动传递函数的动态跟踪性能以及扰动抑制能力的分析，最终确定了负载电流解耦的电感电流反馈控制作为更优方案。这种控制方式能确保输出电压质量高、动态响应快，并具有较强的扰动抑制能力。 电流内环控制通过保持输出电流恒定来间接稳定输出电压，而电压外环则负责全局的电压调节，两者结合使系统在保证电压稳定的同时，提高了对负载变化的适应性和输出电压的波形质量。然而，早期的电压电流双环控制仅限于有效值控制，对于非线性负载条件下的谐波问题并不理想。 通过系统的仿真验证，结果显示所选择的控制方案在实际应用中表现出色，不仅满足了基本的电压稳定需求，而且在面对各种负载条件和外部扰动时，能提供良好的动态性能和干扰抑制能力。因此，该研究对于提高SPWM逆变器的控制精度和效率具有重要意义，为实际工业应用提供了理论支持和技术指导。