【摘 要】
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调频调幅单相逆变电源作为智能电表校验过程中的重要设备之一,其性能优劣将直接影响到校验的精度。一个优良的调频调幅单相逆变电源要求输出电压幅值和频率必须在一定范围内连续可调、具有较低的输出稳态误差、具有较好的输出波形质量。基于此背景提出一种准单级式的调频调幅单相逆变电源设计方案,并在该设计方案基础上提出相应的稳态误差抑制策略,以提升智能电表的校验精度。首先,针对传统调频调幅单相逆变电源通常包含两个高频
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调频调幅单相逆变电源作为智能电表校验过程中的重要设备之一,其性能优劣将直接影响到校验的精度。一个优良的调频调幅单相逆变电源要求输出电压幅值和频率必须在一定范围内连续可调、具有较低的输出稳态误差、具有较好的输出波形质量。基于此背景提出一种准单级式的调频调幅单相逆变电源设计方案,并在该设计方案基础上提出相应的稳态误差抑制策略,以提升智能电表的校验精度。首先,针对传统调频调幅单相逆变电源通常包含两个高频环节而导致的开关损耗大且控制复杂的问题,提出一种将准DC-DC变换器与换向电路相结合的准单级式的逆变电源设计方案。准DC-DC变换器作为本电源的关键部分,直接影响到电源输出可调频调幅的实现,为便于后续研究与设计,对其数学模型建立做出详细分析。其次,针对电源中关键的准DC-DC变换器输出的正弦半波信号进行傅里叶分析,以提升变换器带宽为目标对准DC-DC变换器滤波参数及传统双闭环参数进行设计。由于准DC-DC变换器输出正弦半波电压的稳态误差将严重影响电源最终输出正弦电压的幅值误差及波形质量,对传统双闭环控制下准DC-DC变换器的输出稳态误差进行定量分析。最后,针对传统双闭环控制下准DC-DC变换器输出正弦半波电压稳态误差较大的问题,在线性二次型最优控制器设计理论基础上,提出基于LQR最优跟踪控制的稳态误差抑制策略,并将其与准DC-DC变换器相结合。此外,从变换器带宽角度出发,结合闭环根轨迹分析了基于LQR最优跟踪控制下准DC-DC变换器的稳态误差抑制机理,并通过仿真实验验证理论分析的正确性。综合前述理论分析及仿真实验结果,对调频调幅单相逆变电源硬件电路及软件程序进行合理设计,通过对比分析传统双闭环控制与LQR最优跟踪控制下电源输出波形及测量数据,验证所提出的设计方案及稳态误差抑制策略的合理性。
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