基于准滑模控制的单相UPS逆变器的控制器设计.pdf

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1、14<电气开关>(2010．No．2)文章编号：1004—289X(2010)02-0014—03基于准滑模控制的单相UPS逆变器的控制器设计钱碧甫，陈坤峰，吴维鑫，仇乐兵(西南交通大学电气工程学院，四川成都620031)摘要：UPS(UninterruptiblePowerSupply)单相逆变器的内在开关的切换非常适合滑模控制的设计，应用准滑模控制策略设计它的控制器，实验表明，该系统对外部扰动具有很强的鲁棒性。关键词：UPS；单相逆变器；准滑模控制；趋近律中图分类号：TM464文献标识码：BDesignoftheSingle-p

2、haseUPSInverterBasedontheQuasiSlidingFormControlQIANBi缸，CHENKun-feng，WUWei—xin，QIU12一bing(CollegeofElectricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Theinnerswitchchange—overoftheUPSsingle—phaseinverterisgoodforthedesignofslidingformcontro1

3、．Thequasislidingformcontrolgameisusedfordesigningitscontroller．Theexperimentshowsthatthiscontrolsystemhass~ongrobustnesstoexteriordisturbance．Keywords：UPS；single．phaseinverter；quasislidingcontrol；reachinglaw计的滑模超面附近(△一邻域内)出现来回穿越的运1引言动，即“抖振”现象，如图1所示。精密的网络设备和通信设备是不允许电力有间

4、断的，以服务器为核心的网络中心要配备UPS是不言而喻的，即使是一台普通电脑，其使用三个月以后的数据文件等软件价值就已经超过了硬件价值，因此为防止数据丢失而配备UPS也是十分必要的。不间断电源的组成从基本的应用原理上讲，是一图1实际滑模变结构系统的抖振示意图种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压、稳频输造成抖动的因素主要有：出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和(1)时间的滞后开关；(2)空间的滞后开关；(3)系静态开关等几部分组成J。统惯性的影响；(4)系统时间滞后和空间“死区”的影由于单相UPS逆变器内在的开关切换，使

5、其非常响；(5)状态检测误差对系统的影响。适合于滑模控制】，所以本文采用基于准滑模理论的总之，造成抖动，即在光滑的切换面上叠加了一个设计方法。如文献[3，4]提出的PI控制，其对参数变波动的轨迹。抖动的强弱与上述因素的大小有关。化及扰动敏感且参数不易确定。而本文提出设计方法“准滑动模态”的滑动模态不是准确发生在s=0简单易行便于工程设计人员掌握，且控制效果好。上，而是在其邻域lsI≤△内。它可有效地消除(消2准滑模控制J弱)“抖振”，但显然也消除了理想滑模不变性所表达当系统被引导达到并维持在滑模超面上时，就会的完全鲁棒性。但实际上，

6、“准滑动模态”的实际系统呈现出完全鲁棒性，且不会有“抖振”。性能与具有理想滑动模态的系统性能是相接近的。由于理想的瞬时继电特性“()=u()sgn(·)因此本文采用饱和函数的设计方法，即符号函数不可能实现，且滞后不可避：免，使得真实系统在理论设sgn(S)用饱和函数sat(s／A)代替，饱和函数定义如下：<电气开关)(2010．No．2)15，+1，>△计算控制律可得最后为的一个表达式就是所设计的控制律：【一1．<△V=一VL8sat(S)一CLkS—CcLx2+l+f。(6)一般占给定比较小，Ji}比较大，这样控制效果比较好，具体

7、控制结构图如图3所示。5单相逆变器MATLAB仿真为了验证前面提出的控制器的有效性，进行仿真测试低通滤波器参数C=601xF，L=3mH，R=5000I~，R：=1Q开关器件在0．Is闭合，直流侧6000V，交流侧设定3000V。测试效果。《一一fl誊一+2一>c警-io一一图4单相逆变器仿真波形图图4为仿真波形图，(a)为电感电流，(b)为负载端电压，由于初始时刻负载50001q，逆变出来的电压在控制器的控制下固定为3000V，电流在0．1s之前较小，在0．1s时刻，由于负载阻值突变为极小值，逆变出来的电流突增到5000A，由波形

8、可见，由滑模控制的电图2单相逆变器模型图3控制结果图压没有发生变化，且如图5所示，电压畸变率仅为然后对式(2)精确线性化处理：0．22％。表明了控制器具有很强的稳定性。对第二个式子继续求导，得到标准型式(3)，其中，。为电容电压，：=