以諧波補(bǔ)償為基礎(chǔ)的逆變器波形控制技術(shù)研究
摘要:介紹了一種基于諧波補(bǔ)償的逆變器波形控制技術(shù),分析了系統(tǒng)的工作原理,詳細(xì)探討了控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方法,并得出了試驗結(jié)果。 0 引言 逆變器是一種重要的DC/AC變換裝置。衡量其性能的一個重要指標(biāo)是輸出電壓波形質(zhì)量,一個好的逆變器,它的輸出電壓波形應(yīng)該盡量接近正弦,總諧波畸變率(THD)應(yīng)該盡量小。在實際應(yīng)用中逆變器經(jīng)常需要接整流型負(fù)載,在這種情況下僅僅采用SPWM調(diào)制技術(shù)的逆變器,其輸出電壓波形就會產(chǎn)生很大的畸變。 為了得到THD小的輸出電壓,波形控制技術(shù)近年來得到了極大的發(fā)展。重復(fù)控制是近年來研究得比較多的一種控制方案。本文從諧波補(bǔ)償的角度出發(fā),采用改進(jìn)型FFT算法對輸出電壓誤差信號進(jìn)行實時頻譜分析,把由軟件算法產(chǎn)生的經(jīng)過預(yù)畸變的諧波信號注入逆變器,由此達(dá)到抑制非線性擾動從而校正輸出電壓波形的目的。 1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理分析 圖1為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。G1(s)表示控制對象,在這里就是輸出LC濾波器的傳遞函數(shù),其離散化形式由G1(z)表示。G2(z)表示內(nèi)部模型,它與G1(z)相等。 圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 1.1 擾動抑制原理 考慮擾動信號d(z)在輸出點的響應(yīng)。由圖1可以很容易得到擾動信號的傳函 Hd(z)=1- (1) 由于G1(z)=G2(z),故Hd(z)可簡化為 Hd(z)=1-Gc(z)G1(z) (2) 顯然,只要Gc(z)=G1-1(z),則Hd(z)=0,即擾動可以得到完全的抑制。 不幸的是,實際逆變器的z域傳遞函數(shù)含有一個純延時環(huán)節(jié),這就意味著諧波補(bǔ)償器Gc(z)必須含有一個超前環(huán)節(jié),這在物理上是無法實現(xiàn)的。但在實際應(yīng)用中我們只須抑制低次諧波就可以獲得較好的輸出電壓波形,所以,只需要使諧波補(bǔ)償器低頻段頻率特性是控制對象G1(s)低頻段頻率特性的逆就可以了。而這是很容易做到的,本文把這種低頻段頻率特性意義上的逆稱為“等效逆”。 1.2 內(nèi)部模型 內(nèi)部模型G2(z)就等于G1(s)的離散化形式G1(z),它的作用就是模擬控制對象的特性,作為參考信號源。在實際系統(tǒng)中,內(nèi)部模型作為整個數(shù)字控制系統(tǒng)的一部分,由DSP軟件算法實現(xiàn)。 1.3 諧波補(bǔ)償器 諧波補(bǔ)償器由FFT和諧波發(fā)生器組成。FFT算法對輸出電壓誤差進(jìn)行實時頻譜分析,因為,逆變器接整流型負(fù)載,其輸出電壓畸變主要是由于在輸出端疊加了次數(shù)較低的奇次諧波,所以,只須分析出1,3,5,7,9次諧波的幅值和初相位就可以滿足要求。 設(shè)x(n)為N點有限長序列,其FFT為 X(k)=x(n) (3)
評論