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：

P_B(z)近似的二阶滤波器以实现高频衰减，超前环节Z^k实现S(z)P_B(z)的相位补偿。由于超前环节的存在，所以引入周期延迟环节z^－N，否则，重复控制器无法物理实现。

图7 带重复控制环的复合系统

电感计算

因为z^－N的引入，重复控制器对扰动的矫正要延迟一个基波周期，但是位于内层的双环无差拍控制器则对扰动有着极快的抑制作用。相反地，双环无差拍控制器对扰动的补偿是有限的，而重复控制的引入可将扰动近乎完全补偿，稳态效果极佳。此外，如图6所示，双环控制使逆变器对象的截止频率加大到2kHz，重复控制器的补偿范围也得以扩大。

3 系统设计与实验

本控制方案在一台基于DSPTMS320F240控制系统的IGBT单相半桥逆变器实验装置上得到了验证。实验装置参数为：滤波电感1.14mH；滤波电容20μF；输入直流电压250V；输出交流电压幅值100V。

开关和采样频率均为10kHz，根据上述分析，贴片电感器计算出K_V=0.2，K_C=11.1。

加双环后的等效逆变器控制对象是

P_B(z)=（10）

据此选择二阶滤波器

S(z)=（11）

超前环节是z⁴，取K_r=1，N=200。

图8是双环系统带非线性负载时的波形，THD达4.84％，可见瞬时电压环对电流扰动的补偿效果有限。图9是复合控制系统负载突加过程，在突加阻性负载时，经0.5ms波形便恢复正常，在最恶劣的情况下即突加整流负载时，经5个基波周期波形也能完全恢复正常。图10是复合控制系统稳态工作波形，带阻性负载时的THD是1.71％，带整流性负载时的THD是1.54％。