基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法_刘飞

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1、中国电机工程学报〕第卷第期认年月。文章编号一一一中图分类号文献标识码学科分类号基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法刘飞,邹,李辉云屏,湖北省武华中科技大学电气与电子工程学院汉市叭偏’,一,,,,有输出电流波形控制效果好,控制方式简单等优点,、、,‘’但由于其在装置的损耗体积重量等方面的缺点所以目前在大多数情况下,使用的都是电压源’型逆变器。目前在文献中出现的电压源型逆变器的了一忱,输出电流波形控制方法大致可分为三类即滞环℃】电流控制方式及其改进一,三角载波电流控制方式面“,’,,件基于模型的控制方式件但这些方法大多未,,计及逆变器的输出

2、滤波电容的作用这在某些情况。阴田招下会对系统稳定性造成不利影响在高压交流系统以上的谐波源治理问,题上文献提出一种基于串联谐振的混合电路拓扑结构,如图所示,其中的不负担基波电流,且只承担部分基波电压,因而装置容量较小,是一种很有应用前景的方案。但与常规的并联型相比,其端电压的基波成分少,而摘要该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电,。力,谐波电压含量大输出电流波形不易控制滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制其中状态反馈环节保证了系统的稳定性,而重复控制环节提高了输本文在分析该电压源型逆变器输出电流控制,出电流波形的跟踪精度。文中详细分析

3、了控制器的设计思路系统模型的基础上将状态反馈和重复控制方法用。,,,和频率特性实验结果表明采用该方法后可以取消逆变器于输出电流波形的控制取得了较好的效果同时输出滤波器中的电阻元件,减小运行损耗,同时显著改善滤取消了逆变器输出滤波器中的电阻元件,减小了运,。波效果适合于高电压大电流场合的谐波治理行损耗。关键词重复控制状态反馈电压源型逆变器电流波形控制有源电力滤波器上必气负载引言作为受控电流源形式的有源电力滤波器,可以采用电流源型逆变器或电压源型逆变器来实现图串联谐振型混合电路结构图输出电流对指令值的跟踪,尽管电流源型逆变器具此第期刘飞等基于重复控制的

4、电压源型逆变器输出电流波形控制方法输出电流波形控制系统模型鸽。一图中的由电压源型逆变器及其输出滤波一几〔器构成,其具体电路如图所示。设式、代表的连续系统状态方程经离散化后有如一卜形式了‘,一‘‘。一,一式中图电压源型逆变器及其输出滤波器其中为采样周期。从式、不难得到、,图中表示输出滤波电感支路的电阻和电一一一一,,感,、肠表示输出变压器的漏电阻和漏电感,、,,表示输出滤波电容支路的电容和电阻,表示逆显然式矩阵中的第行就是以为输出、。变器输出电压,姚表示折算到输出变压器原方的端姚为输入的系统传函的离散域表达式,电压。图中元件参数的特点是为保证电压源型

5、由前所述不妨设一组典型的滤波电路参数、、、、、逆变器输出电流的良好跟随特性,应该较小,而为叮、,,为了较好的滤除高次谐波这里指高于倍工频的。娜同时取可以验证由式、,谐波,、的谐振频率应在川左右,这代表的离散系统是可控可观的式中矩阵样就决定滤波电容的取值较大,同时,由于输出的个特征根为变压器端电压姚中的基波成分较小,而谐波电压丰刁士富,这使得滤波电容支路的电流不能忽略。个部位于单位圆内,所以系统是稳定的,且从式对图所示的电路,可以列写出其状态方程为、可得对姚传函分别为一一一分一一君,可一一一式中一,一一一。书胜只一石石石一石一一一一人几几几一、,相应

6、的波特图分别如图所示从图中可,、,石见尽管尸在中高频段的幅相频特性不甚理想。一一一但尸在全频段内的衰减倍数还是十分令人满意几的。,如果采用三角载波电流控制方式,且使用比例现在的问题是输出滤波电容支路的电阻在,调节器,即逆变器正常工作时会产生较大的功率损耗仿真计,,一百、尹,、︶一,、尸声、算表明当逆变器直流侧电压达到时这种‘一,,、二可改写成损耗可能达到十几千瓦相显然这在实际的工程应式中代表指令电流则式。,才人凡“用中会带来很大的麻烦当然通过加大电阻的阻值可以明显降低功率损耗,但这样做会增加滤波,,,电容支路的阻抗从而劣化滤波效果因而并不可一「几。

7、“一,户,’行。如果取消,当然就没有上的功率损耗了,一一一石石石乌,然而通过计算式中矩阵的特征根可知此时即几一几,比使式中的值取得很小也不能保证系统的稳定一性。中国电机工程学报第卷,、刀善系统的稳定性而无法同时改善系统传函的幅、。鹦暨国卫二止月川相频特性划暨闰之气︸。划罕、︵︶火一‘。︶划毕、,一的幅、相频特性︸图有电阻时一初一马淤一一图取消电阻并引入状态反馈后,的波特图恻瞥闰月·一一不初邝一认幻口加一。二二二划毕、︵︶下一火测瞥闪理一了⋯入,、。图有电阻时凡的幅相频特性划毕、︵︶戒加基于极点配置和重复控制的电流波形控制方法图取消电阻并引入状态反馈

8、后,八的波特图·价沈由于在输出滤波电容支路加入电阻会带来功,,,率损耗而不要电阻又会使系统失稳因此一个为了进一步提高系统的