數字控制電容電流反饋逆變器的建模與閉環設計

采用DSP控制后，系統是一離散系統，必須對Gpc進行Z變換。由此可得到內環電流環的離散傳遞函數為

根據朱利穩定判據[11]，在忽略采樣時間的情況下，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 外部電壓環的設計

把電流環作為內環，采用PI 可以得到電壓外環的控制框圖如圖4所示。

其中Gc為電流內環的傳遞函數。由框圖可以得到電壓環的開環傳遞函數為

借助MATLAB，在輸入正弦信號的情況下對系統輸出的穩態誤差進行仿真。理想情況下，希望穩態誤差越小越好，但減小穩態誤差就要增大系統的開環增益，而開環增益過大會導致系統的不穩定甚至發生振蕩。通過仿真，我們得到的參數如下。

Kc=0.5

Kv=0.06 (8)

此時的幅值穩態誤差約為3豫，對應的輸出波形如圖5所示。

4 實驗驗證

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

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

5 結語

通過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全數字控制的閉環設計策略，電流內環根據穩定性來設計，電壓外環根據穩定性和穩態誤差來設計。最后進行了實驗驗證，實驗結果證明該逆變器系統動態響應快，帶非線性負載能力強，總諧波含量小，提出的閉環設計策略能夠滿足數字控制逆變器的控制要求，驗證了閉環設計策略的有效性和普遍性。