单相逆变器重复控制和双环控制技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要本文主要内容是关于单相P}mf逆变器的输出电压波形控制技术。好的输出波形包含两个方面的要求：稳态精度高和动态响应快。本文围绕这两点，分析了重复控制技术和双环控制技术，并进行了一系列仿真和实验。假设负载为阻性或者把扰动看作输入，分别建立了逆变器的连续状态状态空间模型和离散状态空间模型，并在MATLAB环境下建立了包含死区的精确仿真模型，为以后的分析设计打下基础。分析了造成逆变器输出波形畸变的原因，包括死区效应和负载扰动，指出波形控制的必要性。重复控制源于控制理论中的内模原理，是一种基于周期的补偿控制，能够完全消除周期扰动造成的

2、波形畸变，得到高精度的稳态输出波形。但是由于其自身局限性，动态性能难以有更大提高。分析了重复控制系统的稳定性，给出了设计方法和设计实例。瞬时值反馈能够改善逆变器的动态性能，而重复控制能够获得质量较高的稳态波形，两者结合得到更高质量的输出波形。本文研究了极点配置与重复控制串联、PD控制与重复控制并联两种方案。实验证明两种控制方式互为补充，不仅改善了逆变器动态性能而且获得了精度更高的稳态波形。重复控制与瞬时控制结合在算法实现上较为繁琐，并且重复误差表较耗内存资源，加大了硬件成本。为此本文提出了输出波形的双环控制技术，比较分析了各种双环结构的性能。为了简化硬

3、件系统和提高数字控制系统性能，研究了状态观测器和扰动观测器的设计。最后对内环电感电流反馈、带状态反馈解耦和负载电流解耦的双环控制系统进行了仿真和实验。实验结果与理论分析符合，能够得到较满意的动态和稳态波形。关键词：逆变器重复控制PD控制极点配置双环控制无差拍观测器华中科技大学硕士学位论文AbstractTheoutputwaveformcorrectiontechnologyofsingle·phasePWMinverterisstudiedinthisdissertation．Highqualitywaveformhastwocharacterist

4、ics，Ithasnotonlynicestaticcharacteristicbutalsowetldynamicresponse．Aimingatthesecharacteristics．repetitivecontroltechnologyanddual—loopcontroltechnologyisanalyzed．Boththesecontrolschemeareverifiedbysimulationandexperiment．Assumingtheloadisresistiveortakingthecurrentofloadasdistu

5、rbanceinput，continuousstate—spacemodelanddiscretestate—spacemodelofinverterareestablished．Aprecisesimulationmodeltakingintoaccountdead—timeeffectisalsoestablishedwithMATLABsoftware．Thesemodelsarethebasesoffartheranalysis．Itisanalyzedthatcausingthewaveformdistortionincludingdead—

6、timeeffectandloaddisturbing．Essentialityofthewaveformcorrectiontechnologyispointedout．Repetitivecontroltechnologyisarisingfromtheinternalmodelprinciple．It’Sacompensatecontroltechnologywhichbaseonperiod．ItCanentiretyeliminatethedistortionofwaveform．Forthelimitationofitself,repeti

7、tivecontrolcannotgetwelldynamicresponse．Thewaysofdesignisgivenbyanexample．Stabilityanalyzeiscarriedoutonrepetitivecontrolsystem．[nstantarteousfeedbackeontrolcall．improvedynamicresponseofinverter,While，repetitivecontrolCanimprovestaticcharacteristicofinverter．Itcangetbetterwavefo

8、rm，incorporatinginstantaneousfeedbackcontrolwit