基于DSP实现的无差拍控制逆变器（1）

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rise_ming发表于 2012-3-13 08:34 | 只看该作者

基于DSP实现的无差拍控制逆变器（1）

卡尔, 动态, 数字控制, 技术, 逆变器

随着计算机以及各种精密自动化设备、电子设备被广泛应用于通信、工业自动化控制、办公自动化等领域, 逆变器作为UPS的重要组成部分，近年来得到了迅速展。对逆变器的控制成为研究重点，即要求其输出波形稳态精度高、总谐波畸变率低和动态响应快。目前，瞬时PID控制、重复控制等技术都在应用中占有重要地位。但这两种技术都有难以克服的缺点，如瞬时PID控制难以实现数字化；重复控制的动态响应慢。美国著名控制理论专家卡尔曼于60年代初提出了数字控制的无差拍控制思想。随着电力电子技术的发展，80年代中期，无差拍控制被应用于逆变器控制，它具有瞬时响应快、精度高、THD小等特点，是一种优秀的控制策略。　　1 无差拍控制逆变器的控制原理
　　无差拍控制是一种通过状态的数字瞬时反馈，利用微处理器的高速数值计算功能实现的全数字化控制方式。图1为逆变器主电路，由逆变桥、LC滤波器和阻性负载组成。LCR可以由状态方程表示：
　　

　　在逆变器系统中，Uin是逆变桥的输出，是一个中间变量；只有脉宽ΔT才是原始的控制量。并且，逆变器主电路可以认为是一种数模混合电路，因而利用离散变量状态方程可以更方便的分析。对于图1所示电路，Uin可以是单极性，也可以是双极性的。若Uin为图2所示双极性，则可将式(1)离散化［1］［2］：
　　

　　
　　式(2.a)和(2.b) 分别对应图2的(a)、(b)。分别取矩阵方程(2.a)和(2.b)的第一行，并令，UC(K 1)=U*C(K 1)，U*C为参考正弦，则所需脉宽可相应计算。那么，在每个开关周期的开始，必须先检测UC、IC(母线电压E的变化较小，不必精确按时检测)，然后计算ΔT。因此，在实际系统中，通常需要三个传感器和A/D转换器检测直流母线电压、输出电压和滤波电容电流。由于A/D转换和计算都需要一定的时间，因此ΔT的最大值受到限制。从图2可知，若输出为正时，采用图2a，则ΔT≤0.5T。所以，存在足够的(T-ΔT)/2时间用于采样和计算。
　　

　　
　　普通PWM逆变器在空载和满载时，它的输出相位有较大的差异，这是因为逆变桥的输出相位虽与给定正弦同相，但是LC滤波器的相移与负载有关。无差拍控制逆变器的输出相位基本不变，它通过调节逆变桥的输出相位来弥补LC滤波器的相位延时。

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