SPWM变频电源技术及应用

SPWM变频器采用正弦波调制策略，其目标是使输出电压尽量接近正弦波，其效果比以前不调制好得多，所以至今仍在采用，市场上的变频器很多仍是正弦波调制。但是实际上，其削减谐波的作用不够理想，仍有一定的谐波分量，以致谐波损耗较大，低频段有较明显的转矩脉动等缺点。为了减小谐波分量就要提高载波频率，这样却使开关损耗增加。另外，它的直流利用率不高，输出电压稳定性较差，响应慢，故有改进的必要。传统的改进方法是采用优化法，如最小损耗法、注入3次谐波法、特定谐波消除法等，目的是降低谐波损耗，或提高直流利用率，但往往只能解决局部问题，顾此失彼，而且使系统复杂化，实用价值不大。对于输出电压不稳、波动性大和响应迟缓，过去是采用传统PID控制，效果并不显著。对于上述缺点，采用智能控制方法后，可以得到较好的解决。

采用智能控制改进SPWM变频器性能方案很多，现简介几种方案如下：

参考文献［1］指出逆变器控制的研究是目前研究焦点之一，并出现了许多有效的控制策略。但什么样的开关控制才能达到最优控制？该文提出采用免疫遗传算法来求取逆变器开关最优控制序列，目的是在保留遗传算法原有优良特性前提下，力图有选择、有目的地利用实际对象的特征信息来优化进化过程，使之达到快速、准确和高效的目的。该文给出了具体操作流程，用C语言编写的算法程序，搭建了一个DSP动态试验平台进行模型实验，进行仿真试验。仿真和试验的结果证明，该算法能够在25次迭代内快速收敛到最优解，而且与常规控制策略所得出解的适应度有较大程度的提高。证明该算法的可行性和有效性。

参考文献［2］也是采用遗传算法技术。该控制技术成功地将遗传算法用于PWM逆变器控制参数的全局搜索，实现了控制器性能的最优化。文中推导了控制算法求解公式，定义了适合度函数，论述了各部分电路。实验结果表明，逆变器各项性能均有所提高，与参考文献［1］有异曲同工之妙。

参考文献［3］采用神经网络控制技术，针对传统的基于最优消谐波理论的逆变器，应用了一种全新的神经网络制器。当系统工作时，由在线神经网络控制实时调节逆变器输出电压的大小，同时各功率管的开关角由另一个神经网络控制通过对PWM最优开关角的拟合而直接计算出来。整个控制系统具有结构简单、反应灵敏、调压精确、输出电能质量高且全数字化的特点。(www.xing528.com)

参考文献［4］鉴于逆变器传递函数不易得到，而且因负载关系而使输出电压经常波动，传统的单纯PID控制难以达到快速和稳定的响应，而模糊控制与PID控制相结合的控制方法，通过对误差量的变化实时分析，调整传统PID参数，达到快速响应和无差跟踪，可实现逆变电源的高精度实时控制。

此外，由于逆变器开关频繁动作，也能产生谐波，其频率集中在1～2倍载波频率附近，常引起噪声、电磁干扰和机械振动，参考文献［5］提出混沌控制消除方法，甚为有效。

本章将简要介绍参考文献［3］～［5］所提出的三个方案，供读者参考。