數(shù)字控制電容電流反饋逆變器的建模與閉環(huán)設(shè)計

采用DSP控制后，系統(tǒng)是一離散系統(tǒng)，必須對Gpc進行Z變換。由此可得到內(nèi)環(huán)電流環(huán)的離散傳遞函數(shù)為

根據(jù)朱利穩(wěn)定判據(jù)[11]，在忽略采樣時間的情況下，如果采樣周期為39 滋s(25.6 kHz)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定的條件是

比例系數(shù)Kc=0.5 (5)

3 外部電壓環(huán)的設(shè)計

把電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，采用PI 可以得到電壓外環(huán)的控制框圖如圖4所示。

其中Gc為電流內(nèi)環(huán)的傳遞函數(shù)。由框圖可以得到電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

借助MATLAB，在輸入正弦信號的情況下對系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差進行仿真。理想情況下，希望穩(wěn)態(tài)誤差越小越好，但減小穩(wěn)態(tài)誤差就要增大系統(tǒng)的開環(huán)增益，而開環(huán)增益過大會導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至發(fā)生振蕩。通過仿真，我們得到的參數(shù)如下。

Kc=0.5

Kv=0.06 (8)

此時的幅值穩(wěn)態(tài)誤差約為3豫，對應(yīng)的輸出波形如圖5所示。

4 實驗驗證

在理論分析的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計了一臺400V·A的原理樣機對閉環(huán)參數(shù)進行實驗驗證，輸入直流電壓180V，輸出115V(有效值)/400Hz，開關(guān)頻率25.6kHz，采樣頻率同開關(guān)頻率，Lf越400 滋H，Cf=10 滋F，開關(guān)管采用

IXGH40N60C2D1，DSP采用TMS320f2812。圖6為滿載情況下的輸出電壓與電容電流波形。

5 結(jié)語

通過對逆變器的建模分析，選定了電容電流作為反饋量，提出了一種具有普遍應(yīng)用前景的基于DSP全數(shù)字控制的閉環(huán)設(shè)計策略，電流內(nèi)環(huán)根據(jù)穩(wěn)定性來設(shè)計，電壓外環(huán)根據(jù)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差來設(shè)計。最后進行了實驗驗證，實驗結(jié)果證明該逆變器系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快，帶非線性負載能力強，總諧波含量小，提出的閉環(huán)設(shè)計策略能夠滿足數(shù)字控制逆變器的控制要求，驗證了閉環(huán)設(shè)計策略的有效性和普遍性。