基于DSP無差拍控制的逆變電源研究
針對該逆變器所設計研究的控制方法:采用雙閉環控制算法調節系統的動靜態特性,內環采用無差拍控制方法,是一種能夠瞬時控制電壓的有效手段,對負載具有很強的適應能力,尤其對非線性負載,輸出波形失真小,可以改善系統的動態響應特性;外環采用瞬時值的數字PI算法,輸出電壓的瞬時值信號直接反饋,與參考正弦電壓比較,使輸出電壓穩定在設定值上,并抑制輸出電壓的畸變。兩種控制算法能互相彌補各自控制上的不足,使系統得到較好的控制效果。
2.2 電流內環
內環采用干擾無差拍控制策略,結合離散化狀態方程和系統主電路圖分析結果,可以得到無差拍控制實現方法為:
可以通過采用一個二階預估方法對負載電流io(k+1)進行預估有:
而iref(k+1)可從外環控制算法中得出。
2.3 電壓外環
電壓外環采用增量式PI算法,其差分方程可以表示為:
PI調節器性能的好壞取決于KP,KI的選取。PI參數可以從理論上算出,但是由于系統參數的擾動性,采用仿真調試的方法來確定具有更實際的價值。
2.4 PWM波的生成
通過預估算法得到正弦參考電流iref(k),再根據內環控制算法可以算出uI(k),從而得到開關的控制時間,即PWM的脈沖時間,從kTS~(k+1)TS的采樣間隔內,IGBT的導通時間為:
得到導通時間后,要進一步確定DSP中PWM輸出寄存器的值。從而使DSP實現了對IGBT的通斷時間的控制。
3 逆變器控制電路的仿真研究
搭建逆變器控制方法研究的仿真模型如下:
主電路參數:電感L=10 mH,電容C=20μF,額定阻性負載R=50 Ω,開關頻率fS=1/Ts=10 kHz,直流電源電壓E=310 V,輸出電壓有效值uo=220 V,頻率f=50 Hz。
逆變器的主電路由直流穩壓電源模塊、全橋開關管模塊、LCR模塊、電壓、電流測量模塊、信號輸入模塊等部分組成;電壓外環采用Simulink模塊庫中的PI離散控制模塊;電流內環采用S函數子模塊。仿真結果如圖3所示。
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