基于CVCF逆變器的波形控制技術(shù)設計

取電容電壓vC和電容電流iC作為狀態(tài)變量，PWM逆變器的空載模型為：

引入狀態(tài)反饋

其中r 是閉環(huán)系統參考指令，K是反饋增益陣，則閉環(huán)系統的狀態(tài)方程變?yōu)椋?p>

將閉環(huán)極點(diǎn)配置在z域的0.74±0.3i點(diǎn)，此時(shí)系統自振蕩頻率ωn為4454rad/s(大致與LC濾波器截止頻率相同);阻尼比ξ為0.5.圖 5(a)是系統的突加負載仿真波形，觀(guān)察發(fā)現輸出電壓在突加瞬間跌落后不能完全回到原來(lái)的軌跡，而是有一個(gè)固有的靜態(tài)誤差。對反饋系統分析發(fā)現，電容電壓vC 反饋相當于一個(gè)比例環(huán)節P,電容電流iC 反饋相當于一個(gè)微分環(huán)節D,都不能消除靜態(tài)誤差。因此，我們在控制系統中引入積分環(huán)節，把輸出y的積分量和狀態(tài)變量一起作為反饋量，假設這個(gè)新變量為xI,即

原來(lái)的二階系統變?yōu)榱巳A系統

新增一個(gè)配置極點(diǎn)在z域的0.1,此時(shí)系統的突加負載仿真波形如圖5(b)所示，我們可以看見(jiàn)原有的靜態(tài)誤差已經(jīng)被消除。

圖5 突加負載仿真對比

復合控制

綜合以上兩種控制方案構成整個(gè)控制系統，其中，狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置控制居于控制系統內層，其目的是通過(guò)重新配置極點(diǎn)來(lái)改善系統的動(dòng)態(tài)響應特性。重復控制居于控制系統外層，其主要目的是減小非線(xiàn)性負載等因素造成的諧波失真。只要極點(diǎn)配置和重復控制單獨作用時(shí)系統穩定，那么復合系統就是穩定的。 實(shí)驗結果

圖6是極點(diǎn)配置系統帶整流型非線(xiàn)性負載的波形，THD值為6.89%.圖7是加上外層的重復控制后的非線(xiàn)性負載工作波形，負載電流峰值15A, THD值降為1.42%,分析電壓頻譜發(fā)現13次以下的諧波幅值有明顯的衰減，這驗證了重復控制的諧波抑制能力主要體現在中低頻段。圖8是復合系統突加 5A的阻性負載電壓波形，系統很快結束過(guò)渡過(guò)程，同時(shí)也基本消除了靜態(tài)誤差。

結論

本文分析了重復控制和極點(diǎn)配置兩種控制方式在數字化CVCF逆變器中的應用，提出了一種基于重復控制和極點(diǎn)配置的復合控制策略。實(shí)驗結果證明該策略使系統得到了比較理想的穩態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，而且易于實(shí)現，有一定的實(shí)用價(jià)值。