LPC2131新能源发电系统中的逆变与并网技术研究(11)
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图4.5 阻感负载时逆变器输出电流电压的波形（载波频率50kHz）
根据图4.4和图4.5的对比可知，此时输出电压波形有所改善，输出电压波形在第二个周期就达到稳态。由此可知载波频率越高，输出电压波形越接近正弦波。但是在实际应用中如果载波频率过高，将加大开关管的开关频率，功率损耗增加，不利于开关管的散热，可能导致开关管的损坏。
保持载波频率为10 kHz，加大输出滤波电容为12 ，此时输出电压电流波形如图4.6所示.
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图4.6 阻感负载时逆变器输出电流电压的波形（滤波电容12 ）
根据图4.4和图4.6的对比可知，电容C越大，则电压输出纹波越小。但是在实际应用中，电容C增大的同时，逆变器的无功电流也要增加，从而增加了逆变器的电流容量，使系统效率降低。滤波电容的选取原则是在保证输出纹波满足要求的情况下，取值尽量小。
保持载波频率为10 kHz，输出滤波电容为6 ，加大滤波电感为6mH，此时输出电压电流波形如图4.7所示。
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图4.7 阻感负载时逆变器输出电流电压的波形（滤波电感6mH）
根据图4.4和4.7的对比可知，由于逆变器输出调制波形中的高次谐波主要降在滤波电感两端，故增加滤波器电感量可以更好地抑制低次谐波、减小输出电流脉动量。然而在实际应用中滤波电感越大，电感电流的变化则越慢，动态时间越长，波形畸变越严重。故电感的取值，应综合考虑其稳态与动态性能。选择合适的气隙以防止负载时磁芯的饱和问题，且选择粗导线以降低电阻损耗。
由以上的仿真可以得出以下结论：载波频率，滤波电容以及滤波电感的选取都会影响逆变器输出电压波形的质量，在实际运用中，应根据实际情况选取适当的参数，以达到较理想的逆变效果。
4.1.2 电流跟踪方式
图4.8 电压瞬时值比较方式的输出波形
电流跟踪控制方式的电路图如图4.8所示。把电流参考值与实际电流相比较，偏差通过滞环PI调节器产生主电路中开关管开通和关断的PWM信号，从而控制电流的变化。图4.9分别为输出电流、输出电压以及参考电流的波形,其中负载为10 的电阻。
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图4.9 电流跟踪控制方式的输出波形
采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路有如下特点：
1）硬件电路简单；
2）属于实时控制方式，电流响应快；
3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；
4）和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电流中的高次谐波含量较多；
5）属于闭环控制，这是各种跟踪型PWM变流电路的共同特点。
4.1.3 电压跟踪控制方式
图4.10 电压跟踪控制方式电路图
电压跟踪控制方式的电路图如图4.10所示。通过比较逆变器负载电压瞬时值u与正弦参考电压u*比较产生偏差信号，此偏差信号经PI调节器校正控制后得到调节信号，再与三角波比较器比较后生成SPWM波，最后通过驱动电路控制功率开关器件的导通与关断。该方法中逆变器功率开关管频率等于三角载波频率，由于载波频率是基本不变的，因此逆变器输出电压谐波频率也基本不变，滤波器设计相对简单。图4.11分别为输出电流、输出电压以及参考电压的波形。
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图4.11 电压瞬时值比较方式的输出波形
和电流跟踪控制电路相比，只是把指令信号和反馈信号从电流变为电压。另外，因输出电压是PWM波形，其中含有大量的高次谐波，故必须用适当的滤波器滤除。
4.1.4 电压电流双环反馈控制