基于極點(diǎn)配置的逆變器雙環(huán)控制方案

圖4給出逆變器對數(shù)頻率曲線，有采用雙環(huán)調(diào)節(jié)后的閉環(huán)頻率特性可明顯看出，波形中消除了諧振峰，且相角裕度也變大了，系統(tǒng)穩(wěn)定性得到改善。

2．2 重復(fù)控制
為了提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)波形校正能力，在上述雙環(huán)控制外層加入重復(fù)控制器，圖5給出了系統(tǒng)的復(fù)合控制方案。

圖5中重復(fù)控制器將誤差作為輸入，其校正量輸出與前饋的指令值疊加實(shí)現(xiàn)波形校正。文獻(xiàn)[7]中詳細(xì)介紹了設(shè)計重復(fù)控制器的方法。重復(fù)控制器由周期延遲正反饋環(huán)節(jié)和補(bǔ)償器C(z)組成。N是數(shù)字控制器每周期的采樣次數(shù)。Q(z)是為了增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為了簡化設(shè)計，Q(z)常取小于1的常數(shù)，如Q(z)=0．95，周期延遲正反饋環(huán)節(jié)對逆變器輸出電壓的誤差進(jìn)行逐周期的累加。補(bǔ)償器C(z)的作用是抵消二階LC濾波器的諧振峰值，使重復(fù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定，并且根據(jù)上一周期的誤差信息在下一個周期給出合適的控制提前量。
C(z)由krzks(z)組成，其作用是與控制對象實(shí)現(xiàn)中低頻對消，高頻衰減。逆變器的負(fù)載是變化的，純阻性的負(fù)載變化對逆變器的諧振峰的位置影響不大，當(dāng)為整流性負(fù)載是，諧振峰的位置會有較大的變化。因此，s(z)的作用主要是抵消逆變器的諧振峰值，使之不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
由圖5知，電感電流電壓雙環(huán)控制可以消除逆變器的諧振峰值，因此，s(z)可以簡化設(shè)計為1。用這種復(fù)合控制方案充分發(fā)揮了重復(fù)和瞬時控制的各自優(yōu)點(diǎn)，有效地提高了系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。

3 仿真分析
基于以上分析，采用Matlab／Simulink仿真軟件，進(jìn)行模擬仿真。系統(tǒng)主要參數(shù)：開關(guān)頻率10 kHz；輸入電直流400 V；輸出為正弦交流電壓220 V，頻率50Hz；輸出濾波電感、濾波電容分別為1 mH，20μF。r取0．6 Ω，希望的阻尼比ξr=0．8，希望的自然頻率ωr一3 700 rad／s，m，n都取10。計算基于電感電流反饋控制的參數(shù)為：k1p=1．108，3kli=487．61，k2p=129．4，k2i=491 980。逆變器的仿真模型如圖6所示。