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單相逆變器新型重復(fù)-模糊控制方案

作者: 時間:2013-03-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:提出了一種基于和單輸入模糊自整定比例控制的單相雙??刂品桨?。系統(tǒng)運行時,通過開關(guān)自動切換控制方式。誤差絕對值小于開關(guān)閾值時,可增強系統(tǒng)抗周期性干擾能力,改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性;誤差絕對值大于開關(guān)閾值時,單輸入模糊自整定比例控制能快速消除擾動影響,改善系統(tǒng)動態(tài)特性。實驗結(jié)果表明該控制方案能獲得良好的動、穩(wěn)態(tài)性能。
關(guān)鍵詞:;;;模態(tài)選擇

1 引言
為核心的不間斷電源廣泛用于航空、航天、金融及通信等領(lǐng)域。衡量逆變器輸出電壓波形質(zhì)量的指標主要包括穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)響應(yīng)和總諧波畸變率。逆變器的各種控制方案均有其優(yōu)勢,但也存在不足。重復(fù)控制利用擾動的重復(fù)性逐基波周期地修正輸出電壓,能夠獲得很高的穩(wěn)態(tài)精度,但由于重復(fù)控制的前向通道上串聯(lián)了一個周期延遲環(huán)節(jié),導致重復(fù)控制器需延遲一個基波周期才對系統(tǒng)產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用,因此其動態(tài)特性較差。模糊控制無需被控對象的精確模型,特別適合逆變器等非線性系統(tǒng),且其響應(yīng)速度快、自適應(yīng)性強,能有效消除系統(tǒng)外部擾動,但由于穩(wěn)態(tài)特性較差,難以獲得很高的控制精度。
此處提出一種將重復(fù)控制與單輸入模糊自整定比例控制相結(jié)合的雙模控制方案,綜合了兩者的優(yōu)點,很大程度地改善了系統(tǒng)的動、穩(wěn)態(tài)性能。

2 逆變器數(shù)學模型
具有單相兩電平硬開關(guān)、接有后級LC濾波器的逆變器,無論采用半橋還是全橋結(jié)構(gòu),調(diào)制方式為單極性還是雙極性,均可抽象為圖1所示電路模型。圖中,ui為逆變橋輸出電壓;r為線路綜合等效電阻;L,C為輸出濾波器電感、電容;Z為負載。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/159488.htm

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假設(shè)主電路元件均為理想器件,忽略開關(guān)損耗,逆變器動態(tài)特性主要由LC濾波器決定,且在空載情況下振蕩傾向最為強烈,為保證系統(tǒng)在任何負載條件下都穩(wěn)定,通常在空載狀態(tài)下對系統(tǒng)進行設(shè)計。由圖1可得空載逆變器傳遞函數(shù)為:
b.JPG
實驗時,取L=700μH,C=36 μF,r=0.1 Ω,則阻尼比ξ=0.011 3,諧振頻率ωn=6 340 rad·s-1。則該逆變器在空載狀態(tài)下傳遞函數(shù)為:
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取開關(guān)頻率為10 kHz,利用Matlab中c2dm.m函數(shù)對上式進行離散化可得離散的傳遞函數(shù)為:
P(s)=(0.191z+0.190 1)/(z2-1.6047z+0.985 8) (3)

3 重復(fù)控制
3.1 基本原理
重復(fù)控制基于內(nèi)模原理控制理論,成功的構(gòu)造了任意周期信號的內(nèi)模,通過對輸入信號的逐周期累加,實現(xiàn)對指令的精確跟蹤,即使輸入信號衰減至零,內(nèi)模仍能持續(xù)輸出與上一周期相同的信號,故可有效抑制周期性干擾引起的波形畸變。離散的嵌入式重復(fù)控制系統(tǒng)如圖2所示。當誤差信號重復(fù)出現(xiàn)時,重復(fù)控制器對誤差信號進行逐周期的積分調(diào)節(jié),直至誤差被消除,重復(fù)控制器輸出停止變化,維持并周期性地輸出上一周期的波形。

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