高頻鏈逆變器的重復(fù)控制策略研究

摘要：介紹了高頻鏈逆變器的拓?fù)?，建立?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/高頻">高頻鏈逆變器及其重復(fù)控制策略的仿真模型，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。通過仿真驗(yàn)證了重復(fù)控制策略能夠使高頻鏈逆變器獲得高質(zhì)量的輸出波形。
關(guān)鍵詞：高頻鏈；逆變器；重復(fù)控制；諧波

l 引言
雙向電壓源高頻鏈逆變器因其變換效率高、功率密度大、易于用在大功率場(chǎng)合，目前是光伏逆變電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在電壓源型高頻鏈逆變電源模型的基礎(chǔ)上建立了逆變器連續(xù)時(shí)間域和離散時(shí)間域的數(shù)學(xué)模型。研究了基于電壓反饋的離散重復(fù)控制技術(shù)，分析了重復(fù)控制消除輸出電壓周期性波形畸變的原理。最后，應(yīng)用PSIM仿真軟件進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)，對(duì)關(guān)鍵的試驗(yàn)波形做出了分析。

2 逆變器主電路數(shù)學(xué)模型的建立
雙向電壓源高頻鏈逆變器原理圖如圖1所示．它是以Forward為基本單元。直流輸入電壓DC通過高頻逆變器逆變，在變壓器原邊得到高頻正負(fù)脈沖，通過高頻變壓器進(jìn)行變壓比調(diào)整和電氣隔離，變壓器副邊得到和原邊相位相同的高頻正負(fù)脈沖波，周波變換器對(duì)高頻脈沖進(jìn)行低頻解調(diào)，在輸出濾波電路兩端得到低頻交流脈沖電壓，再由濾波電路濾除高次諧波。

在高頻鏈逆變電源的主電路數(shù)學(xué)模型中，由于逆變器開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LC濾波器的振蕩頻率。所以逆變器的動(dòng)態(tài)特性主要由LC濾波器決定，可以將其等效為輸出LC濾波環(huán)節(jié)構(gòu)成的二階系統(tǒng)。設(shè)濾波電感為Lf，濾波電容為Cf，電容、電感以及其他的等效電阻為Rz：。逆變器的等效傳遞函數(shù)為：

采用零階保持器，并選擇合適的采樣周期T，可以將逆變器的等效傳遞函數(shù)離散化，得逆變器的離散化傳遞函數(shù)為：

實(shí)驗(yàn)主電路中，逆變器的載波頻率為10 kHz，考慮到輸出濾波器截止頻率為該頻率的1／10～1／5，選取Lf=2 mH，Cf=6μF，Rz=1 Ω。
利用MATLAB可求得系統(tǒng)傳遞函數(shù)的離散形式為：

逆變器的空載阻尼很小，在自然頻率處有較大的諧振峰值。PWM逆變器的輸出電壓誤差主要是由負(fù)載擾動(dòng)、直流側(cè)電壓波動(dòng)、死區(qū)效應(yīng)等因素引起。誤差頻率分量大多位于中低頻段，系統(tǒng)只要對(duì)這些中低頻誤差分量有較強(qiáng)的抑制能力．就可以大幅度地改善諸如諧波失真度(THD％)、電壓穩(wěn)態(tài)誤差等穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。因此．對(duì)其幅值和相位補(bǔ)償應(yīng)主要集中在中低頻段．即將自然頻率處的幅值衰減到-3 dB以下即可。