高频链逆变器的重复控制策略研究（2） 信号, 策略

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3 重复控制策略
    重复控制是一种基于内模原理的控制策略，其作用是当输入信号以基波周期重复出现，输出对输人信号的逐周期累加，即使输入衰减至零，内模仍然会持续不断地逐周期重复输出与上周期波形相同的信号。将这个周期信号保持器引入到反馈控制系统内部，并通过补偿环节使系统稳定，可在一个周期内跟踪给定并且消除扰动。重复控制系统结构如图2所示，它包括重复控制器内模、周期延时环节及补偿器S(z)。


3．1 周期延时系数的选择
    每基波周期对输出电压的采样次数，N=fc/f。其中fc为参考输入基波频率，f为载波频率。
3．2 补偿器的设计
    由被控系统P(z)幅频特性曲线可知：在ω=4 564 rad／s处有一谐振尖峰。补偿器S(z)用以消除该谐振峰。选取二阶振荡环节在中低频段与P(z)对消，在高频段急剧衰减，其中ζ=l，ωn=4 600。为了改善补偿性能，设计中引入Notch函数时对谐振尖峰起陷波作用。则完整的补偿器形式为：S(z)=S1(z)F(z)。
3．3 zKKrQ(z)的设计
    被控对象P(z)和补偿器S(z)都存在着很大的相位滞后，所以采用相位补偿环节Zk进行补偿。通过相频曲线比较确定，当k=10时，S(z)P(z)与z-10与在中低频段吻合，相位得到补偿。Kr的取值范围是O～1，类似一个比例控制器的功能。本例中，Kr取0.21可得到满意的调节效果。
    Q(z)应为接近1的常数，当Q(z)取小于1的常数时，使得原点为Q(z)端点的单位圆整体左移，可以保证系统在全频段的稳定性，本例中取经验值0．95。
3．4 仿真实验
    在阻性和阻感性负载条件下，对系统进行仿真，比较输出电压与参考输入的波形结果如图3、图4所示。

    由图3可以看出，引入重复控制器后，系统在阻性负载条件下，谐波含量少，输出电压波形正弦度好；相位上也与基准电压保持一致。波形质量较好。由图4看出．重复控制对于波形幅值的调节效果不如阻性负载时．波形正弦度明显变差，谐波含量大。这说明重复控制对于随机干扰的抑制有一定困难，具有动态性能差的缺陷。但从结果也看出，引入重复控制后，相位调节效果好，输出波形相位与输入基准基本保持一致，这一点给逆变器波形控制以及逆变器的并联提供了一个有利条件。

4 结语
    分析了逆变器领域常用的双向电压源高频链逆变器的结构和原理，研究了基于电压反馈的离散重复控制技术。通过实验可以看出，引入重复控制器后，系统输出波形的谐波含量明显减少，输出电压波形质量大大提高；在相位的调节上效果更加明显，使输出波形能够在相位上与输入基准保持一致，为逆变器的并联提供了有利条件。