基于双环控制和重复控制的逆变器研究
来源： 作者： 发布时间：2015-02-15 09:21:16 浏览量：2．1 双环控制
双环控制系统框图如图3所示，Z（s ）是未知的负载。需要检测和反馈的信号有三个，即电感电流iL，输出电压vc，负载电流id。电感电流检测为电流环而设。与直流电机相似，检测输出电压不仅用于电压瞬时波形控制而且实现输出电压解耦，消除输出电压对电流环的扰动，减轻电流环控制器的负担。同样，负载电流对瞬时电压环来说也是一个外部扰动，补偿负载电流能有效抑制其对输出波形的影响，提高稳态精度。正是由于对负载电流进行了补偿，电流环无须对负载电流的扰动进行抑制，所以，电感厂家本方案没有反馈电容电流，而将扰动包含在反馈环路的前向通道内。若采用电容电流反馈，要得到良好的扰动抑制效果，必将导致电流环的增益过大。这不仅对稳定性不利，而且造成超调增大，电流跟踪的快速性受影响。
图3 双环系统控制框图
模拟控制系统的闭环极点离虚轴越远则动态响应越快，但无法将其配置到s平面的负无穷处，而s平面的负无穷被映射到z平面原点，若将数字控制系统的闭环极点全部配置到平面原点，则可以达到极快的动态响应速度，这就是所谓的无差拍技术。
由于本方案实现了输出电压解耦和负载电流补偿，电流环和电压环的结构大大简化，控制器的设计可以简单到仅仅采用P环节。这里采用无差拍原理确定电流环控制器KC和瞬时电压环控制器KV。
2.1.1 电流环设计
图4(a)所示为电流环框图，为了实现输出电压交叉反馈解耦，控制算法由式（2）给出。
vcom(k)=KC共模电感〔iL＊(k)－iL(k)〕＋vc(k)（2）
式中：iL＊是电感电流指令；
vcom是电流环计算出的控制量。
图4(b)是解耦后简化的电流环框图，ZOH是零阶保持器。采用零阶保持器法将控制对象离散化。
Gc(z)=Z
=
（3）
式中：T是采样周期；
a=r/L。
（a）电流环框图
（b）解耦后简化的电流环
图4电流环设计
闭环系统的特征方程是
Z－
=0（4）
根据无差拍原理，将其一体成型电感器特征磁环电感根全部配置在原点，于是有
（5）
2.1.2 瞬时电压环设计
由于电流环的截止频率高于瞬时电压环，对电流指令的跟踪速度要远快于瞬时电压环对波形的跟踪，在设计瞬时电压环时可认为内环是一个常数增益环节。图5(a)是瞬时电压环框图。对负载电流进行补偿后，相应的控制算法由式（6）给出。
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