數(shù)字控制電容電流反饋逆變器的建模與閉環(huán)設(shè)計(jì)

采用DSP控制后，系統(tǒng)是一離散系統(tǒng)，必須對(duì)Gpc進(jìn)行Z變換。由此可得到內(nèi)環(huán)電流環(huán)的離散傳遞函數(shù)為

根據(jù)朱利穩(wěn)定判據(jù)[11]，在忽略采樣時(shí)間的情況下，如果采樣周期為39 滋s(25.6 kHz)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定的條件是

比例系數(shù)Kc=0.5 (5)

3 外部電壓環(huán)的設(shè)計(jì)

把電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，采用PI 可以得到電壓外環(huán)的控制框圖如圖4所示。

其中Gc為電流內(nèi)環(huán)的傳遞函數(shù)。由框圖可以得到電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

借助MATLAB，在輸入正弦信號(hào)的情況下對(duì)系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)行仿真。理想情況下，希望穩(wěn)態(tài)誤差越小越好，但減小穩(wěn)態(tài)誤差就要增大系統(tǒng)的開環(huán)增益，而開環(huán)增益過大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至發(fā)生振蕩。通過仿真，我們得到的參數(shù)如下。

Kc=0.5

Kv=0.06 (8)

此時(shí)的幅值穩(wěn)態(tài)誤差約為3豫，對(duì)應(yīng)的輸出波形如圖5所示。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在理論分析的基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)400V·A的原理樣機(jī)對(duì)閉環(huán)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，輸入直流電壓180V，輸出115V(有效值)/400Hz，開關(guān)頻率25.6kHz，采樣頻率同開關(guān)頻率，Lf越400 滋H，Cf=10 滋F，開關(guān)管采用

IXGH40N60C2D1，DSP采用TMS320f2812。圖6為滿載情況下的輸出電壓與電容電流波形。

5 結(jié)語

通過對(duì)逆變器的建模分析，選定了電容電流作為反饋量，提出了一種具有普遍應(yīng)用前景的基于DSP全數(shù)字控制的閉環(huán)設(shè)計(jì)策略，電流內(nèi)環(huán)根據(jù)穩(wěn)定性來設(shè)計(jì)，電壓外環(huán)根據(jù)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差來設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該逆變器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，帶非線性負(fù)載能力強(qiáng)，總諧波含量小，提出的閉環(huán)設(shè)計(jì)策略能夠滿足數(shù)字控制逆變器的控制要求，驗(yàn)證了閉環(huán)設(shè)計(jì)策略的有效性和普遍性。