SPWM波控制单相逆变器双闭环PID调节器的Simulink建模与仿真

　　图8 输出端口电压仿真波形

　　根据图4提出的控制策略，输出电压经过一个均值器之后与系统所要求得到的信号进行比较，比较后的差值经过PID调节(电压瞬时内环调节)，同理，可以建立电压均值外环控制模型。

　　在上述模拟示波器2中，1端口为第一次PID调节器之前的差值Errorl,仿真波形如图9所示。

　　图9 经过PID调节器之前的差值信息波形

　　通过图8,可以很明显的看到，当负载特性发生变化时，电流波形和输出电压波形会发生明显的变化。当负载为阻性载时，输出电压电流均为正弦信号。当负载为整流载时，输出电压电流信号出现一定的失真。

　　如图9所示，在最开始进入调节器时，输出电压与实际要求的电压差值很大，但在闭环中，经过PID的多次调节之后，可以很清楚的看到最后两者之间的差值稳定趋近于0.从开始到最后趋近于0的整个动态过程反应了PID调节器的调节快慢，稳定等参数，从上图可以清楚的看出此调节器的鲁棒性强，动态响应快。

　　4 将建模思想移植到实际电路中

　　建模的目的主要是为了验证设计的方案是否可行，如果可行，便可以设计硬件电路来实现此方案，可以花最少的代价来完成控制器的设计。

　　硬件平台：DSP2812+10K高频UPS模块

　　根据实际经验修改PID的参数，使输出能够在最快最稳的情况下达到预定值。

　　通过实际的调试，瞬时环中：P=0.6,I=0.04,均值环中，P=0.3,I=0.072,D=0.001.此时系统稳定，实际的输出波形如图10所示。

　　图10 实际电路中输出电压与电流信号

　　实际要求输出电压为220V,负载采用的是整流载。上图是阻性载往整流载切换时的输出电压与输出电流波形图。

　　从图中，可以看出，此PID控制器能够快速稳定的将输出电压值稳定在实际所要求的200 V左右，说明了此调节器动态响应快，有交强的鲁棒性。

　　5 结束语

　　PID调节器是逆变器中不可或缺的部分，PID调节器的好坏直接影响到逆变器的输出性能和带载能力。文中构建了10 KVA的单相SPWM逆变器的Simulink模型，负载采用纯阻性载和整流载分别进行仿真。仿真结果表明，在不同的负载情况下，该控制器鲁棒性强，动态响应快，输出电压总谐波畸变低。将此建模思想移植到10 K模块化单相UPS电源上，控制精度和准度，均能达到预期的效果。