交流电在工业生产和科学研究中有着广泛的应用,但在很多场合,电网输出的工频交流电不能直接被利用,需要电源对电能进行控制与变换。变频电源在航天、冶金、地质探测等领域有着重要应用,交-直-交型变频电源因其调压和调频灵活、输出的电能质量高而被广泛应用。当交-直-交型变频电源的输出频率很低时,其直流母线电压可能会产生很大波动,影响电源的正常工作,甚至会造成电源的损坏。本文对由PFC电路和全桥逆变电路级联而成的变频电源的直流母线电压波动的产生原因和抑制方法进行深入研究。首先,介绍变频电源的工作原理,对电源进行参数设计。分析直流母线电压中各种纹波的产生原因和影响因素。然后,设计PFC电路的电压环和电流环进行,根据小信号模型,推导直流母线电压和逆变器输入功率的传递函数,以此来研究逆变器输入功率中的交流分量、直流母线电容以及电压环的带宽对直流母线电压中频率为2f_o的电压纹波的影响。为了抑制频率为2f_o的电压纹波,根据其与电压环的带宽的关系,设计在电压环中加入带阻滤波器并提高电压环带宽的方法;从提高PFC电路对逆变器输入功率中交流分量的响应速度的角度,设计负载电流前馈控制。仿真结果表明,当逆变器输出低频时,这两种方法可以有效地抑制直流母线中频率为2f_o的电压纹波。接着,为了抑制直流母线中频率为100Hz和100Hz±2f_o的电压纹波,在直流母线上并联双向Buck/Boost电路。从减小电路中的储能元件的体积和保证电源的功率因数的角度,确定在电源不同的输出频率时所采取的抑制方案,并对电路参数进行设计。从控制解耦电路输入功率的角度,设计双向Buck/Boost电路的输入电流控制法;从抑制直流母线电压波动的角度,设计双向Buck/Boost电路的直流母线电压控制法。仿真结果表明,两种方法都可以有效地抑制直流母线的电压波动。最后,搭建变频电源的数字仿真平台。电路的采样通过模拟电路实现,数字控制器和PWM信号生成模块通过C语言程序实现,以模拟采用DSP进行控制的硬件平台。仿真结果表明,设计的数字控制器可以使电源正常工作,直流母线电压波动能得到有效抑制。