高性能逆变电源的研究+文献综述(3)
1.2.1恒频恒压逆变电源结构形式的发展
早期的逆变电源，无论是交一交逆变电源还是交一直一交逆变电源，其中的逆变功率元件主要由快速晶闸管组成。通过调节整流管导通角的大小改变直流环电压，最终实现逆变电源的恒压、恒频输出。这种电源结构有两个明显的缺点:一是关断晶闸管必须另外加电感、电容或辅助开关器件组成的强迫换流电路，因而电路控制结构复杂，整机体积重量大，效率低;二是这种电路主要立足于分离元件的控制，工作频率的提高也受到限制。
随着以IGBT为代表的高性能电力电子器件的发展，与之相适应的逆变电源结构及控制技术也应运而生。脉宽调制方法具有在一个功率级内同时实现调频、调压以及调节速度快等优点，因而在逆变电源控制中得以广泛应用。PWM控制技术虽然有开关频率高造成开关损耗的缺点，但是这一缺点由于功率开关器件性能的不断提高能够得以逐渐克服。
1.2.2逆变电源控制技术的发展
大多数的高精度中频电源都是工频交流输入中频交流输出，其静止电力电子电源结构形式一般都是采用不控整流桥将输入交流电整成直流电(即,AC/DC变换)，再将该直流电用PWM调制技术和H桥或三相桥逆变成单相或三相中频交流电。输出电源品质不仅仅取决于所用的PWM调制技术，还取决于所采用的调节策略。
用于电力电子逆变控制的PWM调制技术到目前为止己有20多年的发展历史了，使用PWM调制技术不仅要求能够产生变频变压的交流电，同时还要求产生的交流电具有最小的谐波含量和最大的电压利用率。其中有代表性的调制方法有:次谐波SPWM、特定次谐波消除PWM、阶梯波调制PWM、滞环跟踪PWM、空间矢量PWM、随机PWM等。其中，以三角波和参考正弦波相比较产生的次谐波SPWM方案应用最为普遍。
到了80年代初，为了解决PWM技术提高开关频率和降低开关器件功耗二者之间的矛盾，提出了谐振型开关电路。通过谐振、准谐振和多谐振技术，大大降低了开关损耗和噪声。但谐振型开关电路开关器件所承受的电压和电流为相应的PWM电路的2-3倍，而且主电路电压和电流均为正弦，使环路损耗大幅度提高。近些年提出的软开关PWM型电路则结合了传统的PWM型和谐振型二者的优点，它通过某种谐振技术来软化开关的动作过程，当开关动作完成以后又回到PWM工作方式。所以它能够在不提高开关耐压量的基础上大大降低开关损耗。
在控制方式上，逆变电源控制从最早的开环控制发展到输出电压瞬时值反馈控制，由模拟控制逐渐发展到了数字控制，从而大幅度提高了电源系统的性能。早期的中频电源的闭环控制器是由模拟电路来完成的。但由于模拟电路的零漂和稳定性，使输出电压的调节精度和稳定性受到限制。随着微电子技术和超大规模集成电路的发展，以及单片机和DSP的出现使输出电压的闭环调节实现数字化。数字闭环控制器精度提高，克服了模拟电路零漂的影响，可以明显提高电源的精度和稳定度。特别是16位和32位DSP芯片的出现，一片DSP芯片即可完成PWM信号及闭环控制的计算，同时还可以对电源状态进行监控和故障处理。
目前逆变器的控制一般采用反馈控制，同时控制方法由模拟控制方式转变为数字控制方式也是一种趋势。在正弦波逆变电源数字化控制方法中，目前国内外研究得比较多的主要有数字PID控制、无差拍控制、状态反馈控制、重复控制、滑模变结构控制、模糊控制以及神经网络控制等。
PID控制是一种传统的控制方法，由于其算法简单成熟，设计过程中不过分依赖系统参数，鲁棒性好和可靠性高，在模拟控制的正弦波逆变电源系统中得到了广泛的应用。随着微处理器技术的发展和数字智能控制器的实际应用，许多新型数字PID算法不断出现。PID控制算法具有较快的动、静态响应特性。