閉環反饋控制功率電子變換系統不穩定性抑制技術
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以一臺1KVA 270VDC/115V400HzAC航空靜止變流器為例，Lf=1mH，Cf=4uF，開關頻率FS=50KHz，電壓單閉環反饋控制，空載時傳統無阻尼輸出濾波器的輸出電壓仿真波形如圖6a所示，uAB為濾波電感前端電壓，uO為濾波器輸出電壓。可知濾波器的無阻尼自然振蕩頻率ωn=15811rad/s=2pfn=2p*2518，fn=2518Hz。圖6a所示擾動諧波振蕩頻率約為400*15=6000Hz，約為2.4倍fn，這是因為閉環反饋控制環節的調節作用加快了擾動諧波的振蕩頻率。以一個無阻尼自然振蕩周期Tn=1/fn時間內，式（8）中第二項幅值衰減到0.378倍(1/e)作為Rf的大致計算標準。則有公式
從仿真波形可看出，空載時可控諧振阻尼LC輸出濾波器具有很好的振蕩抑制作用，使得輸出電壓波形質量高。圖6c~f為相應的原理試驗波形，可見負載時傳統無阻尼輸出濾波器的輸出電壓波形穩定光滑（圖6c），而空載時傳統無阻尼輸出濾波器的輸出電壓波形存在擾動諧波振蕩（圖6d）；從圖6d中可知擾動諧波振蕩頻率約為400*13=5200Hz，約為2.1倍fn，比仿真值略小。在采用可控諧振阻尼LC輸出濾波器后，空載或負載時輸出電壓波形都變得穩定光滑（圖6e、f）。原理試驗波形與仿真波形一致，證實了理論分析及仿真結果正確。
5、 結論
（1）、有源超前補償能改善系統的響應速度；有源滯后補償能使系統的穩定性提高。功率電子變換系統中常用的滯后補償網絡為比例-積分（PI）環節。對于次諧波振蕩，可采用斜坡補償的方法進行消除。
（2）、采用電流斷續導通DCM模式技術和電流控制兩態（三態）調制技術可使LC輸出濾波器由二階系統降為一階系統，從而使得系統變得高度穩定。
（3）、在空載或輕載場合，變換器的輸出易出現擾動諧波振蕩，對此本文提出的可控阻尼輸出濾波器能夠有效進行抑制。該可控阻尼輸出濾波器具有電路結構簡潔、易實現、振蕩抑制效果明顯、損耗低等優點。
參考文獻
1． 李治.機車自動控制原理.北京：中國鐵道出版社，1987.
2． 梁適安.轉換式電源供給器原理與設計.香港：全華科技圖書股份有限公司，1990.
3． 陳道煉.高頻環節航空靜止變流器研究.南京航空航天大學博士后研究工作報告，2001.
4． 張立，趙永健.現代電力電子技術.北京：科學出版社，1992.
5． 蔡宣三，龔紹文.高頻功率電子學.北京：科學出版社，1993.
6． 丁道宏.電力電子技術. 北京：航空工業出版社，1992.
7． 張友軍.新穎的可控阻尼LC輸出濾波器.電力電子技術，2002，36（3）：50~52.
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