高频链逆变器的重复控制策略研究

摘要：介绍了高频链逆变器的拓扑，建立了高频链逆变器及其重复控制策略的仿真模型，并对系统进行仿真分析。通过仿真验证了重复控制策略能够使高频链逆变器获得高质量的输出波形。
关键词：高频链；逆变器；重复控制；谐波

l 引言
双向电压源高频链逆变器因其变换效率高、功率密度大、易于用在大功率场合，目前是光伏逆变电源领域的研究热点。在电压源型高频链逆变电源模型的基础上建立了逆变器连续时间域和离散时间域的数学模型。研究了基于电压反馈的离散重复控制技术，分析了重复控制消除输出电压周期性波形畸变的原理。最后，应用PSIM仿真软件进行了系统试验，对关键的试验波形做出了分析。

2 逆变器主电路数学模型的建立
双向电压源高频链逆变器原理图如图1所示．它是以Forward为基本单元。直流输入电压DC通过高频逆变器逆变，在变压器原边得到高频正负脉冲，通过高频变压器进行变压比调整和电气隔离，变压器副边得到和原边相位相同的高频正负脉冲波，周波变换器对高频脉冲进行低频解调，在输出滤波电路两端得到低频交流脉冲电压，再由滤波电路滤除高次谐波。

在高频链逆变电源的主电路数学模型中，由于逆变器开关频率远远高于LC滤波器的振荡频率。所以逆变器的动态特性主要由LC滤波器决定，可以将其等效为输出LC滤波环节构成的二阶系统。设滤波电感为Lf，滤波电容为Cf，电容、电感以及其他的等效电阻为Rz：。逆变器的等效传递函数为：

采用零阶保持器，并选择合适的采样周期T，可以将逆变器的等效传递函数离散化，得逆变器的离散化传递函数为：

实验主电路中，逆变器的载波频率为10 kHz，考虑到输出滤波器截止频率为该频率的1／10～1／5，选取Lf=2 mH，Cf=6μF，Rz=1 Ω。
利用MATLAB可求得系统传递函数的离散形式为：

逆变器的空载阻尼很小，在自然频率处有较大的谐振峰值。PWM逆变器的输出电压误差主要是由负载扰动、直流侧电压波动、死区效应等因素引起。误差频率分量大多位于中低频段，系统只要对这些中低频误差分量有较强的抑制能力．就可以大幅度地改善诸如谐波失真度(THD％)、电压稳态误差等稳态指标。因此．对其幅值和相位补偿应主要集中在中低频段．即将自然频率处的幅值衰减到-3 dB以下即可。