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基于DSP无差拍控制的逆变电源研究

作者: 时间:2009-08-05 来源:网络 收藏

针对该逆变器所设计方法:采用双闭环算法调节系统的动静态特性,内环采用无差拍方法,是一种能够瞬时控制电压的有效手段,对负载具有很强的适应能力,尤其对非线性负载,输出波形失真小,可以改善系统的动态响应特性;外环采用瞬时值的数字PI算法,输出电压的瞬时值信号直接反馈,与参考正弦电压比较,使输出电压稳定在设定值上,并抑制输出电压的畸变。两种控制算法能互相弥补各自控制上的不足,使系统得到较好的控制效果。
2.2 电流内环
内环采用干扰无差拍控制策略,结合离散化状态方程和系统主电路图分析结果,可以得到无差拍控制实现方法为:


可以通过采用一个二阶预估方法对负载电流io(k+1)进行预估有:


而iref(k+1)可从外环控制算法中得出。
2.3 电压外环
电压外环采用增量式PI算法,其差分方程可以表示为:


PI调节器性能的好坏取决于KP,KI的选取。PI参数可以从理论上算出,但是由于系统参数的扰动性,采用仿真调试的方法来确定具有更实际的价值。
2.4 PWM波的生成
通过预估算法得到正弦参考电流iref(k),再根据内环控制算法可以算出uI(k),从而得到开关的控制时间,即PWM的脉冲时间,从kTS~(k+1)TS的采样间隔内,IGBT的导通时间为:


得到导通时间后,要进一步确定中PWM输出寄存器的值。从而使实现了对IGBT的通断时间的控制。

3 逆变器控制电路的仿真
搭建逆变器控制方法的仿真模型如下:
主电路参数:电感L=10 mH,电容C=20μF,额定阻性负载R=50 Ω,开关频率fS=1/Ts=10 kHz,直流电源电压E=310 V,输出电压有效值uo=220 V,频率f=50 Hz。
逆变器的主电路由直流稳压电源模块、全桥开关管模块、LCR模块、电压、电流测量模块、信号输入模块等部分组成;电压外环采用Simulink模块库中的PI离散控制模块;电流内环采用S函数子模块。仿真结果如图3所示。

4 结 语
通过分析对在不同负载和不同环境下逆变电路的输出电压和电流波形,可以肯定该控制方法的可行性和优越性。


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