SPWM波控制單相逆變器雙閉環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，輸出電壓經過一個均值器之后與系統所要求得到的信號進行比較，比較后的差值經過PID調節(電壓瞬時內環調節)，同理，可以建立電壓均值外環控制模型。

　　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 經過PID調節器之前的差值信息波形

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

　　如圖9所示，在最開始進入調節器時，輸出電壓與實際要求的電壓差值很大，但在閉環中，經過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.從開始到最后趨近于0的整個動態過程反應了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，動態響應快。

　　4 將建模思想移植到實際電路中

　　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實現此方案，可以花最少的代價來完成控制器的設計。

　　硬件平臺：DSP2812+10K高頻UPS模塊

　　根據實際經驗修改PID的參數，使輸出能夠在最快最穩的情況下達到預定值。

　　通過實際的調試，瞬時環中：P=0.6,I=0.04,均值環中，P=0.3,I=0.072,D=0.001.此時系統穩定，實際的輸出波形如圖10所示。

　　圖10 實際電路中輸出電壓與電流信號

　　實際要求輸出電壓為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際所要求的200 V左右，說明了此調節器動態響應快，有交強的魯棒性。

　　5 結束語

　　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，動態響應快，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。