通态平均电压Um(AV。晶闸管正向通过正弦半波额定平均电流,结温稳定时的阳社与阴极之间电压的平均值。习惯上称其为晶闸管导通时的管压降,这个值越小越好。通态(峰值)电压UM。通态(峰值)电压是晶闸管通以某一规定倍数的额定通店管还平均电流时的瞬态峰值电压。
5门极触发电压Uc。在室温下,晶闸管阳极与阴极间加6V正电压,使晶闸管从关断变为导通所需要的最小门极直流电压。-般UG为1~5V。在实际应用过程中,为了***晶闸管可靠触发,其门极触发电压往往比额定值大。
通常取晶/闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时,额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。
(2)电流参数
1通态平均电流IT(AV)。***规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40℃和规
定的冷却状态下,稳定结温不超过额定结温时所允许流过的工频正弦半波电流的平均值。这也是标称其额定电流的参数,通常所说的“多少安的晶闸管”就是指此值。同电力二极管一样,这个参数是按照正向电流造成器件本身通态损耗的发热效应来定义的。因此在使用时同样应按照实际波形的电流与通态平均电流所造成的发热效应相等,即有效值相等的原则来选取晶/闸管的此项电流定额,并应留一定的裕量。一般取其通态平均电流为此原则所得计算结果的1.5~2倍。
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门极触发电流IG。
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本节将介绍UPS电源逆变器的控制策略和锁相控制技术。
4.2.1单相逆变控制技术
(1)电压单环控制
最简单的单相逆变器控制是电压单环控制,图4-15给出了电压单环控制的框图电压单环控制的基本原理将逆变器输出电压有效值或幅值取样(Um),并与相应的参考信号U。比较,其误差经过PI控制器得到有效值或幅值参考,其结果乘以基准正弦波得到目标参考电压U,,经过相应的脉宽调制策略控制逆变器开关。电压单环控制原理简单,实现方便,对线性负载能够取得不错的效果,可以有效地减小重载情况下的稳态误差。但是由于无电流和输出波形反馈,造成系统负载调整率差,动态响应缓慢,当直流侧电压或者负载海电时,系统达到新的平衡常需要几个甚至十几个工频周期。且对于在非线性负载,逆变器输出的电压波形谱波大,总失真度较高环控制原理简单,实现相对比较容易,在早期的静止逆变电源和UPS电源中,电压环控制策略应用较多,也伴随诞生了很多基于单环策略的集成SPWM控制芯片。随着单片机、DSP控制功能越来越强,单环控制更多地被更复杂控制策略所取代。
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(2)电压电流双环控制
194-16给出了电压电流双环控制的控制策略框图。可以看出,控制系统存在两个控制环,外环为电压环,内环增加了电流环。
电流环的参考输入为电压环的输出,取电感电流作为电流环的反馈,误差经过P调节器后输出调制波,由相应的PWM策略产生控制脉冲驱动逆变桥工作。
和电压单环控制相比,控制策略有两点变换。一是电压外环通常为瞬时电压闭环而不是有效值或幅值闭环,不仅***输出电压的稳压精度,而且能在非线性负载条件下校正输出波形,尽可能地减小输出电压谐波。二是增加了电流内环,能够有效提高系统动态响应。通常情况下,电流内环的速度要比电压外环快得多,当电流环的增益足够大时,电流环路可以用一个比例环节代替,如图4-16所示。电流内环通常有电感电流反馈和电容电流反馈两种两者参考电压到输出电压的传递函数相同,在输出电压跟踪效果上无差别,但电容电流反馈的抗负载扰动性能优于电感电流反馈,而电流保护能力不如电感电流反馈。图4-16中采用了电感电流反馈方式,
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需要说明的是,在UPS逆变器控制中,如果市电正常(电压和频率都在要求范围之内),则电压外环的参考u心u应为市电;如果市电异常,则参考u0u为标准幅值、标准频率,标准谐波的正弦信号。
电压电流双环控制是目前逆变器应用***的控制策略,不仅仅是在UPS逆变器中在光伏并网、分布式发电系统的逆变器中,双环控制由于技术成熟,动静态性能良好而得レ广泛应用,随着现代控制理论的不断发展,为取得更好的动静态性能,近些年出现了各种各样的高形周期性的畸变,有研究提出了内模控制方式,通过增加反映系统信号特性的内模,有选拥性能逆变器控制策略。例如为了有效解决逆变器带整流桥等非线性负载时出现的输出电压游性地在某些频率点实现增益无穷大,从而实现无静差特性。对于非线性负载,谐波辐值往谷随着频率的增加而减小,所以通常只考虑对系统影响较大的1个或多个低次谐波,将低次谢波的内模植入系统即可。