數字控制電容電流反饋逆變器的建模與閉環(huán)設計

采用DSP控制后，系統是一離散系統，必須對Gpc進(jìn)行Z變換。由此可得到內環(huán)電流環(huán)的離散傳遞函數為

根據朱利穩定判據[11]，在忽略采樣時(shí)間的情況下，如果采樣周期為39 滋s(25.6 kHz)，系統工作穩定的條件是

比例系數Kc=0.5 (5)

3 外部電壓環(huán)的設計

把電流環(huán)作為內環(huán)，采用PI 可以得到電壓外環(huán)的控制框圖如圖4所示。

其中Gc為電流內環(huán)的傳遞函數。由框圖可以得到電壓環(huán)的開(kāi)環(huán)傳遞函數為

借助MATLAB，在輸入正弦信號的情況下對系統輸出的穩態(tài)誤差進(jìn)行仿真。理想情況下，希望穩態(tài)誤差越小越好，但減小穩態(tài)誤差就要增大系統的開(kāi)環(huán)增益，而開(kāi)環(huán)增益過(guò)大會(huì )導致系統的不穩定甚至發(fā)生振蕩。通過(guò)仿真，我們得到的參數如下。

Kc=0.5

Kv=0.06 (8)

此時(shí)的幅值穩態(tài)誤差約為3豫，對應的輸出波形如圖5所示。

4 實(shí)驗驗證

在理論分析的基礎上，我們設計了一臺400V·A的原理樣機對閉環(huán)參數進(jìn)行實(shí)驗驗證，輸入直流電壓180V，輸出115V(有效值)/400Hz，開(kāi)關(guān)頻率25.6kHz，采樣頻率同開(kāi)關(guān)頻率，Lf越400 滋H，Cf=10 滋F，開(kāi)關(guān)管采用

IXGH40N60C2D1，DSP采用TMS320f2812。圖6為滿(mǎn)載情況下的輸出電壓與電容電流波形。

5 結語(yǔ)

通過(guò)對逆變器的建模分析，選定了電容電流作為反饋量，提出了一種具有普遍應用前景的基于DSP全數字控制的閉環(huán)設計策略，電流內環(huán)根據穩定性來(lái)設計，電壓外環(huán)根據穩定性和穩態(tài)誤差來(lái)設計。最后進(jìn)行了實(shí)驗驗證，實(shí)驗結果證明該逆變器系統動(dòng)態(tài)響應快，帶非線(xiàn)性負載能力強，總諧波含量小，提出的閉環(huán)設計策略能夠滿(mǎn)足數字控制逆變器的控制要求，驗證了閉環(huán)設計策略的有效性和普遍性。