SPWM波控制單相逆變器雙閉環(huán)PID調節器的Simulink建模與仿真

　　圖8 輸出端口電壓仿真波形

　　根據圖4提出的控制策略，輸出電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)均值器之后與系統所要求得到的信號進(jìn)行比較，比較后的差值經(jīng)過(guò)PID調節(電壓瞬時(shí)內環(huán)調節)，同理，可以建立電壓均值外環(huán)控制模型。

　　在上述模擬示波器2中，1端口為第一次PID調節器之前的差值Errorl,仿真波形如圖9所示。

　　圖9 經(jīng)過(guò)PID調節器之前的差值信息波形

　　通過(guò)圖8,可以很明顯的看到，當負載特性發(fā)生變化時(shí)，電流波形和輸出電壓波形會(huì )發(fā)生明顯的變化。當負載為阻性載時(shí)，輸出電壓電流均為正弦信號。當負載為整流載時(shí)，輸出電壓電流信號出現一定的失真。

　　如圖9所示，在最開(kāi)始進(jìn)入調節器時(shí)，輸出電壓與實(shí)際要求的電壓差值很大，但在閉環(huán)中，經(jīng)過(guò)PID的多次調節之后，可以很清楚的看到最后兩者之間的差值穩定趨近于0.從開(kāi)始到最后趨近于0的整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程反應了PID調節器的調節快慢，穩定等參數，從上圖可以清楚的看出此調節器的魯棒性強，動(dòng)態(tài)響應快。

　　4 將建模思想移植到實(shí)際電路中

　　建模的目的主要是為了驗證設計的方案是否可行，如果可行，便可以設計硬件電路來(lái)實(shí)現此方案，可以花最少的代價(jià)來(lái)完成控制器的設計。

　　硬件平臺：DSP2812+10K高頻UPS模塊

　　根據實(shí)際經(jīng)驗修改PID的參數，使輸出能夠在最快最穩的情況下達到預定值。

　　通過(guò)實(shí)際的調試，瞬時(shí)環(huán)中：P=0.6,I=0.04,均值環(huán)中，P=0.3,I=0.072,D=0.001.此時(shí)系統穩定，實(shí)際的輸出波形如圖10所示。

　　圖10 實(shí)際電路中輸出電壓與電流信號

　　實(shí)際要求輸出電壓為220V,負載采用的是整流載。上圖是阻性載往整流載切換時(shí)的輸出電壓與輸出電流波形圖。

　　從圖中，可以看出，此PID控制器能夠快速穩定的將輸出電壓值穩定在實(shí)際所要求的200 V左右，說(shuō)明了此調節器動(dòng)態(tài)響應快，有交強的魯棒性。

　　5 結束語(yǔ)

　　PID調節器是逆變器中不可或缺的部分，PID調節器的好壞直接影響到逆變器的輸出性能和帶載能力。文中構建了10 KVA的單相SPWM逆變器的Simulink模型，負載采用純阻性載和整流載分別進(jìn)行仿真。仿真結果表明，在不同的負載情況下，該控制器魯棒性強，動(dòng)態(tài)響應快，輸出電壓總諧波畸變低。將此建模思想移植到10 K模塊化單相UPS電源上，控制精度和準度，均能達到預期的效果。