圖文解析基于DSP逆變電源的控制方式

圖1為基于DSP的逆變器系統(tǒng)控制方案的示意圖，如果系統(tǒng)引入電感電流內(nèi)環(huán)，不僅可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能適當(dāng)降低諧振峰值。因此，在重復(fù)控制電壓外環(huán)的內(nèi)部加入電流內(nèi)環(huán)，構(gòu)成重復(fù)控制雙環(huán)，可以增加重復(fù)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能降低補(bǔ)償器設(shè)計難度。

圖2

圖2是數(shù)字控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)模擬部分主要是功率電路和接口電路，數(shù)字部分。接口電路是設(shè)計時需要特別考慮的，它需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換(A/D，D/A)，針對不同的A/D，還需要特別設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路。而門極驅(qū)動電路不僅要提供足夠的能量以驅(qū)動功率模塊，還需要隔離，以保護(hù)數(shù)字芯片。最后通過數(shù)字部分的編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。

根據(jù)內(nèi)模原理，重復(fù)控制設(shè)計的基礎(chǔ)是受控系統(tǒng)穩(wěn)定，然后加入重復(fù)內(nèi)模，以獲得周期性輸入或干擾的無靜差特性。設(shè)計重復(fù)控制系統(tǒng)需要知道受控系統(tǒng)的精確模型，這樣才能設(shè)計出滿足穩(wěn)定域關(guān)系的補(bǔ)償器。加入重復(fù)控制器后的系統(tǒng)如圖3所示。

圖3逆變器重復(fù)控制系統(tǒng)框圖

圖1中T是基波周期;S(s)為需要設(shè)計的補(bǔ)償器;Gp(s)為受控系統(tǒng)的平均模型，即式(3)。

為簡化分析，忽略濾波電感等效串聯(lián)電阻rL和濾波電容等效串聯(lián)電阻rc，將Kvf，Utr、Ud恒定增益環(huán)節(jié)視為單位增益，可以得到簡化為單位反饋的逆變器平均模型，即：

由圖1可以獲得重復(fù)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：

由于純延時環(huán)節(jié)e-Ts的存在，模擬上難于實(shí)現(xiàn)，需要將其離散化，從而采用離散系統(tǒng)的分析方式。其中e-Ts=z-N，N為一個基波內(nèi)的采樣次數(shù)。Q是用于改善重復(fù)控制器內(nèi)模臨界穩(wěn)定特性的，可以是一個略小于l的參數(shù)或低通濾波器，常數(shù)型Q和函數(shù)型的對比，函數(shù)型在低頻段具有更高的增益，穩(wěn)態(tài)特性將更加理想，不過也能看出它會引入相移，因此，需要再針對它設(shè)計相位補(bǔ)償，設(shè)計不好，系統(tǒng)有可能不穩(wěn)定，反而達(dá)不到預(yù)期的穩(wěn)定性補(bǔ)償效果，因此，在通常的設(shè)計中，常選擇常數(shù)性Q=0.95作簡化設(shè)計。

本文對基于DSP的逆變電源控制電路部分進(jìn)行了講解，通過圖文并茂的方式來幫助初學(xué)者加強(qiáng)對逆變電源的認(rèn)識。對逆變電源感興趣的朋友不妨花上幾分鐘來閱讀本文，相信會有意想不到的收獲。