基于DSP和增量式PI电压环控制的逆变器研究

2 控制方案设计

本系统采用电压环反馈，为提高动态性能，采用瞬时值控制。电压环控制中，采用增量式PI控制，同时对其算法进行了优化，确保输出具有较好的稳定性。控制器采用TI公司的TMS320LF2407A，其最高工作频率可达40MHz，能够较好地实现以上算法。

2.1 电压环设计

忽略电感等效内阻，电压环等效框图如图3所示。

图3 电压环等效框图

图中：K_pwm为PWM环节等效增益，其大小为调制波到逆变器AB两端输出的增益；

K为反馈回路中的电压采样系数。

图3可简化为图4。

图4 电压环简化框图

图中K_pwm系数已归于PI模块中。逆变器开关频率取为20kHz，输出为工频，则取LC滤波器的转折频率f_n为1kHz，综合考虑电感电流纹波与压降，取L=1mH，C=10μF。本实验取满载时R=40Ω。

设PI环节传递函数为

G（s）=K_p＋（9）

则系统的开环传递函数为

G（s）=K（10）

取PI补偿频率为500Hz，而系统的穿越频率为1kHz。则由式（10）可得

=2π×500（11）

=1（12）

式中：K为采样系数，实验中设计为0.014。

联立式（11）及式（12）可得

k_p=39 k_i=124416

其波特图如图5所示。

图5 电压环波特图

从图5中可以看出，系统相角裕度为60°，满足稳定性要求。图6为仿真所得的输出波形。

从图6中可看出，输出波形为正弦波，幅值为200V，频率为50Hz，与设计值相符。

图6 逆变输出波形