離散滑模控制在UPS逆變器設計中的應用
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UPS(Uninterruptible power supply)即不間斷電源，是一種介于交流電網(wǎng)和負載間的電力電子裝置，其基本功能是當交流電源失電時，保證對負載不間斷的供電、確保負載連續(xù)正常運行。現(xiàn)代UPS還應具備輸出高品質(zhì)電能、對電網(wǎng)的影響小、智能化程度高等特點。
UPS的控制思想上有基于線性控制理論和基于非線性控制理論的兩類控制策略, 其中非線性控制理論主要采用滑模控制、重復控制、無差拍控制。滑模控制系統(tǒng)具有較強的魯棒性，即對被控對象模型誤差，參數(shù)變化和外部擾動具有極好的不敏感性，但傳統(tǒng)的連續(xù)滑模控制在實際應用中存在系統(tǒng)抖動問題，會產(chǎn)生大量諧波，因此無法在UPS系統(tǒng)中得到廣泛應用。隨著近年來離散滑模控制理論和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，大幅度的縮短了采樣時間，提高了系統(tǒng)的切換頻率，從而有效的消除了抖動現(xiàn)象。在UPS逆變器設計中采用離散滑模控制，可以提高UPS的可靠性和可利用性，滿足現(xiàn)代UPS系統(tǒng)較高的性能要求。[2][3]
2 UPS系統(tǒng)構(gòu)成
UPS系統(tǒng)主要由整流器，蓄電池組和逆變器組成。其中UPS的逆變器主電路采用全橋逆變電路，并帶有L-C濾波器，通過控制逆變器輸出和負載間的靜態(tài)開關，使市電停電時，蓄電池組和逆變器能持續(xù)為負載供電。系統(tǒng)簡化原理圖如圖1所示。
為了提高系統(tǒng)的切換頻率，消除抖動現(xiàn)象，UPS的核心控制器件選用TI公司的DSP TMS320LF2407，其指令周期為33ns，帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換，串行外設接口，串行通信接口模塊，事件管理器等的外圍模塊，16位定點內(nèi)核和指令集，其指令集源碼向上兼容TMS320C5x系列，具有良好的可移植性，其內(nèi)核的高性能運算能力，使其能夠運行復雜的控制算法，提高了控制器的靈活性和邏輯判斷能力，從而使系統(tǒng)性能更為優(yōu)越。[4]
在逆變器及其輸出濾波電路中，電感電流
其中
在實際應用中，UPS必須擁有優(yōu)良的性能，如抗干擾，電壓波形失真較小，良好的跟蹤性能，能夠在非線形負載或者過流的情況下正常工作。本文即為滿足UPS逆變器這些要求而設計一個具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)的離散滑模控制器。
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