輸出電壓能夠快速跟蹤目標值是驗證單相逆變電源的重要標準，這要求逆變電源具有良好的靜態響應和快速的動態響應，當負載頻繁變化時表現出較硬的輸出外特性，魯棒性好。針對單相逆變電源控制研究，主要有比例積分（PI）控制、比例諧振（PR）控制、重復控制、無差拍控制和矢量控制。

對于直流輸入信號，PI控制可以做到無靜差跟蹤，且具有控制結構簡單、動態響應較快以及魯棒性好等特點，在電氣工程領域得到廣泛應用。但是，對于交流輸入信號，由于系統帶寬受限，傳統的PI控制器無法做到無穩態誤差跟蹤。PR控制可以對某一特定頻率正弦交流信號進行無穩態誤差跟蹤。但是由于PR需離散化處理，所以對微控制器的運算精度要求高，同時PR動態性能不如PI控制。

重復控制方案雖然可消除幅值和相位的穩態誤差，但控制上有一個輸出周期的延遲、動態響應欠佳，并且控制器的設計復雜。無差拍控制有著良好的動態性能，無超調現象，但是其控制特性受系統參數變化的影響較大，魯棒性較差，不利于對輸出電壓的控制。

目前，矢量控制方案是高性能逆變電源的發展方向之一。矢量控制技術利用虛擬軸產生一個與原系統垂直的物理量，這樣，可以合成矢量，進而采用傳統PI調節器實現對交流信號的無靜差跟蹤控制。然而，這些矢量控制中，多采用電壓電流雙閉環方法，使得系統結構復雜，不僅需要檢測電壓，還需要檢測電流，且檢測電壓、電流的準確度與系統參數對系統解耦至關重要，實際應用中，這些參數往往做不到準確已知，控制效果會很不理想。

針對以上控制方法的不足之處，本文針對單相逆變電源系統提出一種基于三相延拓等效電路與虛擬電路的矢量控制方法，由逆變電源輸出電壓延拓出另兩相電壓，將其合成電壓矢量。

本文提出的電壓雙閉環矢量控制，只需對輸出電壓進行反饋控制無需涉及電流，這樣不僅能達到好的控制效果，還能降低系統的硬件復雜性。電壓外環對矢量在dq坐標系下進行閉環控制，實現輸出電壓在穩態時無偏差地跟蹤目標值；電壓內環通過設計虛擬電路改變系統電感值來實現近似解耦及提高系統的動態響應。通過在PLECS中搭建仿真模型，證明本文設計的控制系統能滿足系統的輸出要求。

圖18 實驗平臺

總結

本文以單相全橋逆變器作為研究對象，提出了單相逆變電源的電壓雙閉環矢量控制方法。給出三相延拓的方法，將單相逆變電路放到三相等效電路中分析，可將三相電路的矢量控制方法應用到單相電路中去。電壓外環控制是將合成的電壓矢量，在dq坐標系下進行閉環控制；電壓內環控制是通過在系統前端串聯控制器來實現近似解耦并提高了系統的動態響應。

本文采用的電壓雙閉環控制方法，與傳統電壓電流雙閉環的方法相比，本文采用的控制方法只需要對輸出電壓進行反饋控制，并不需要對電路中的電流進行反饋控制，這樣硬件系統只需要電壓傳感器及相應檢測電路和簡單的過電流保護電路即可，從而降低了硬件系統的復雜性。

此外，系統仿真和實驗結果表明，本文采用的控制方法有效，通過對單相逆變電源的電壓雙閉環控制，提高了電源的輸出準確度以及響應速度。