spwm逆變器復(fù)合控制策略研究

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1、第34卷第6期太原科技大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．34No．62013年12月JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYDec．2013文章編號(hào)：1673—2057(2013)06—0410—05SPWM逆變器復(fù)合控制策略研究?jī)嘉挠?，于少娟，郭志?jiān)(太原科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，太原030024)摘要：為了解決由于直流輸入電壓波動(dòng)，帶非線性負(fù)栽和死區(qū)效應(yīng)引起的單相逆變電源輸出電壓波形畸變率大，品質(zhì)下降的問(wèn)題。將迭代學(xué)習(xí)控制應(yīng)用到逆變器波形控制中，提出了一種基于迭代學(xué)習(xí)控制和雙閉環(huán)

2、PI控制相結(jié)合的逆變器新型復(fù)合控制策略。運(yùn)用極點(diǎn)配置對(duì)PI控制器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用雙閉環(huán)PI控制提高逆變器的動(dòng)態(tài)特性，利用迭代學(xué)習(xí)控制改善逆變器的穩(wěn)態(tài)精度。最后借助Mat-lab仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明，該策略能獲得具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性的波形。關(guān)鍵詞：迭代學(xué)習(xí)控制；雙閉環(huán)PI控制；極點(diǎn)配置；Matlab中圖分類號(hào)：TM464文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10．3969／j．issn．1673-2057．2013．06．003隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，逆變器也得到越來(lái)各自存在的不足，依據(jù)文獻(xiàn)[6]所提出的復(fù)合控制越廣泛

3、的應(yīng)用，人們對(duì)逆變器性能的要求也越來(lái)越這一思想，提出了基于迭代學(xué)習(xí)控制和雙閉環(huán)PI控高。衡量逆變器輸出電壓波形質(zhì)量的指標(biāo)主要包制相結(jié)合的新型控制策略。利用迭代學(xué)習(xí)控制消括穩(wěn)態(tài)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，以及總諧波畸變率除逆變器周期性干擾，使其穩(wěn)態(tài)精度高，利用雙閉(THD)小。為了改善逆變電源輸出波形的質(zhì)量，近環(huán)PI控制改善逆變器對(duì)非周期擾動(dòng)的瞬態(tài)響應(yīng)速年來(lái)，中外學(xué)者發(fā)展出了多種逆變電源波形控制技度。仿真結(jié)果表明，基于該控制器控制的逆變器輸術(shù)：PID控制，滑模變結(jié)構(gòu)控制，無(wú)差拍控制，基于內(nèi)出波形質(zhì)量好，穩(wěn)態(tài)精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，總諧

4、波畸?？刂频闹貜?fù)控制，模糊控制等J。變率小。文獻(xiàn)[2]將迭代學(xué)習(xí)控制應(yīng)用于逆變器波形控1單相全橋PWM逆變器的結(jié)構(gòu)制當(dāng)中，有效的提高了穩(wěn)態(tài)精度，然而由于迭代學(xué)習(xí)控制是基于前次的控制信息，本質(zhì)上屬于前饋控制結(jié)構(gòu)，因此收斂速度往往卻不能滿足動(dòng)態(tài)性能l2]。而且迭代學(xué)習(xí)控制算法對(duì)不可重復(fù)干擾并不具有魯棒性。文獻(xiàn)[4]采用雙閉環(huán)數(shù)字PI控制，傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器是基于瞬時(shí)值的控制，因此能提高輸出波形的動(dòng)態(tài)性能，然而對(duì)交流指令的跟蹤調(diào)節(jié)無(wú)法達(dá)到無(wú)差調(diào)節(jié)，因此非線性負(fù)載時(shí)總諧波畸變率并不理想。文獻(xiàn)[6]將重復(fù)控制和雙閉環(huán)PI圖1單相全

5、橋逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖控制結(jié)合組成復(fù)合控制策略，使得輸出波形兼具良Fig．1Maincircuittopologystructureofsingle-phaseinverter好的穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)性能。針對(duì)文獻(xiàn)[2]與文獻(xiàn)[4]單相全橋逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖(1)所收稿日期：2013-06-26基金項(xiàng)目：山西省高?？萍佳芯块_(kāi)發(fā)項(xiàng)目(20081063)；太原科技大學(xué)博士科技研究啟動(dòng)基金(20122033)作者簡(jiǎn)介：兗文宇(1987一)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代控制理論在電氣傳動(dòng)中的應(yīng)用；通訊作者：于少娟，教授，E—

6、mail：yushao71@yeah．net第34卷第6期兗文宇，等：SPWM逆變器復(fù)合控制策略研究411示。圖中，一為IGBT開(kāi)關(guān)管器件，為直流輸數(shù)整定方法將參數(shù)計(jì)算與閉環(huán)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)人電壓，為濾波電感，C為濾波電容，和C構(gòu)成建立了量化關(guān)系，參數(shù)計(jì)算比較準(zhǔn)確引。低通濾波器，r為綜合串聯(lián)電阻、開(kāi)關(guān)導(dǎo)通壓降、死針對(duì)一臺(tái)單相逆變器進(jìn)行雙閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)，區(qū)效應(yīng)等因素的綜合等效電阻。逆變器的主要參數(shù)如下：額定輸出電壓Uo=220V；選取電容電壓與電感電流作為狀態(tài)變量，額定頻率廠=50Hz；額定輸出功率P。=11kVA；濾根據(jù)

7、下列公式：波電感L=0．43mH；濾波電容C=140IxF；綜合等dv。1效電阻r=0．1n；開(kāi)關(guān)頻率=10kVA．選取期望J，．1．(1)阻尼比=0．8，期望自然震蕩頻率=3500rad／s．C＼，l【di111r．電壓和電流的調(diào)節(jié)器分別為：i—e一kG=kp+，Gi=kip可以得出單相逆變器的連續(xù)時(shí)間狀態(tài)方程：式中，k為電壓環(huán)比例增益；i為電壓環(huán)積分增益；ki。為電流環(huán)比例增益。[≥]=[一_}]【】+[l_一][】(2)逆變器閉環(huán)系統(tǒng)特征方程：D(s)=LCs+(rC+kip)Cs+(kp+kip)s+kvikip

8、10](5)對(duì)于二階控制系統(tǒng)：即』Ax+Bu(3)ty=CxP(s)=丁(6)十Sn十“由式(3)推出空載時(shí)輸出電壓"13和輸入之間根據(jù)以上參數(shù)可得到二階系統(tǒng)的極點(diǎn)為：的傳遞函數(shù)為：1=一2800+2100i；2=一2800—2100i1G(s)(4)電流內(nèi)環(huán)為比例調(diào)節(jié)，電壓外環(huán)為比例積分調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)為三階系統(tǒng)，在系