采用CVCF逆变器的波形控制技术设计.pdf

在电力电子装置中，以CVCF逆变器为核心的UPS得到了广泛的应用，对其输出波形主要的技术要求包括低的稳态总谐波畸变率（THD）和快Oeek电子工程网重复控制有效的改善逆变器稳态性能,但动态响应欠佳。实际:,逆变器的自然动态特性之所以不好,最主要的原因是逆变器自身的阻尼太弱。对此,最直接有效的解决办法就是引入状态反馈,进行极点配置,增加控制对象的阻尼Y图4单相PWM逆变器模型图4是为单相逆变器的等效电路,逆变器空载时阻尼最小。因此,在实施极点配置时,假定逆变器处于空载(最恶劣的情况),配置板点时应注意逆变器带载以后阻尼比会变大。取电容电压vC和电容电流iC作为状态变量,PW逆变器的空载模型为K(R+1)=Ak(c)+bu(ky(4)=C(引入状态反馈少T=r-ah其中r是闭环系统参考指令,K是反馈增益阵,则闭环系统的状态方程变为:(k+1)=(A-B)互(k)+B(y()=CH()将闭环极点配置在z域的0.74士0.3i点,此时系统自振荡频率ωn为425ad/(犬致与LC滤波器截止频率相同);阻尼比ξ为0.5图5(a)是系统的突加负载仿真波形,观察发现输出电压在突加瞬间跌落后不能完全回到原来的轨迹,而是有一个固有的静态误差。对反馈系统分析发现,电容电压v反馈相当于一个比例环节P,电容电流iC反馈相当于一个微分环节D,都不能消除静态误差。因此,我们在控制系统中引入积分环节,把输岀y的积分量和状态变量一起作为反馈量,假设这个新变量为xI,即原来的二阶系统变为了三阶系统00A‖xOeek电子工程网新增一个配置极点在z域的0.1,此时系统的突加负载仿真波形如图5(b)所示,我们可以看见原有的静态误差已经被消除。〔a)原二阶系统电子工程网〔b)三阶系统图5突加负载仿真对比复合控制综合以两种控制方案构成整个控制系统,其中,状态反馈籹点置控制居于控制系统內层,其目的是通过重新配置极点来改善系统的动态响应特性。重复控制居于控制系统外层,其主要目的是减小非线性负载等因素造成的谐波失貞只要极点配置和重复控制单独作用时系统稳定,那么复合系统就是稔定的。实验结果输出电压〔b〕输出电频谐4图6极点配置系统〔a)〕输出电压〔b〕输出电土婀语→图?复合控制系统wiNnie工程网图8复合控制系统阻性负载突加过程Oeek电子工程网图6是极点配置系统带整流型非线性负载的波形,THD值为6.89%.图7是加上外层的重复控制后的非线性负载工作波形,负载电流峰值15A,THD值降为1.42%,分析电压烦谱发现13次以下的谐波幅值有明显的哀减,这验证了重复控制的谐波抑制能力主要体现在中低频段。图8是复合系统突加5A的阻性负载电压波形,系统很快结束过渡过程,同吋也基本消除了静态误差结论本文分析了重复控制和极点配置两种控制方式在数字化CVCF逆变器中的用,提岀了一种基于重复控制和极点配置的复合控制策略。实验结果证明该策眳使系统得到了比较理想的稳态特性和动态特性,而且易于实现,有一定的实用价值