SPWM波控制單相逆變器雙閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器的Simulink建模與仿真

　　圖8 輸出端口電壓仿真波形

　　根據(jù)圖4提出的控制策略，輸出電壓經(jīng)過一個均值器之后與系統(tǒng)所要求得到的信號進(jìn)行比較，比較后的差值經(jīng)過PID調(diào)節(jié)(電壓瞬時內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié))，同理，可以建立電壓均值外環(huán)控制模型。

　　在上述模擬示波器2中，1端口為第一次PID調(diào)節(jié)器之前的差值Errorl,仿真波形如圖9所示。

　　圖9 經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器之前的差值信息波形

　　通過圖8,可以很明顯的看到，當(dāng)負(fù)載特性發(fā)生變化時，電流波形和輸出電壓波形會發(fā)生明顯的變化。當(dāng)負(fù)載為阻性載時，輸出電壓電流均為正弦信號。當(dāng)負(fù)載為整流載時，輸出電壓電流信號出現(xiàn)一定的失真。

　　如圖9所示，在最開始進(jìn)入調(diào)節(jié)器時，輸出電壓與實(shí)際要求的電壓差值很大，但在閉環(huán)中，經(jīng)過PID的多次調(diào)節(jié)之后，可以很清楚的看到最后兩者之間的差值穩(wěn)定趨近于0.從開始到最后趨近于0的整個動態(tài)過程反應(yīng)了PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)快慢，穩(wěn)定等參數(shù)，從上圖可以清楚的看出此調(diào)節(jié)器的魯棒性強(qiáng)，動態(tài)響應(yīng)快。

　　4 將建模思想移植到實(shí)際電路中

　　建模的目的主要是為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的方案是否可行，如果可行，便可以設(shè)計(jì)硬件電路來實(shí)現(xiàn)此方案，可以花最少的代價(jià)來完成控制器的設(shè)計(jì)。

　　硬件平臺：DSP2812+10K高頻UPS模塊

　　根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)修改PID的參數(shù)，使輸出能夠在最快最穩(wěn)的情況下達(dá)到預(yù)定值。

　　通過實(shí)際的調(diào)試，瞬時環(huán)中：P=0.6,I=0.04,均值環(huán)中，P=0.3,I=0.072,D=0.001.此時系統(tǒng)穩(wěn)定，實(shí)際的輸出波形如圖10所示。

　　圖10 實(shí)際電路中輸出電壓與電流信號

　　實(shí)際要求輸出電壓為220V,負(fù)載采用的是整流載。上圖是阻性載往整流載切換時的輸出電壓與輸出電流波形圖。

　　從圖中，可以看出，此PID控制器能夠快速穩(wěn)定的將輸出電壓值穩(wěn)定在實(shí)際所要求的200 V左右，說明了此調(diào)節(jié)器動態(tài)響應(yīng)快，有交強(qiáng)的魯棒性。

　　5 結(jié)束語

　　PID調(diào)節(jié)器是逆變器中不可或缺的部分，PID調(diào)節(jié)器的好壞直接影響到逆變器的輸出性能和帶載能力。文中構(gòu)建了10 KVA的單相SPWM逆變器的Simulink模型，負(fù)載采用純阻性載和整流載分別進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，在不同的負(fù)載情況下，該控制器魯棒性強(qiáng)，動態(tài)響應(yīng)快，輸出電壓總諧波畸變低。將此建模思想移植到10 K模塊化單相UPS電源上，控制精度和準(zhǔn)度，均能達(dá)到預(yù)期的效果。