CVCF 逆变器波形控制技术研究

关键字：

CVCF 逆变器 重复控制 积分控制 极点配置 

1　引言

　　在电力电子装置中，以

CVCF 逆变器为核心的 UPS 得到了广泛的应用，对其输出波形

主要的技术要求包括低的稳态总谐波畸变率（

THD）和快速的动态响应，由于非线性负载、

PWM 调制过程中的死区和逆变器系统本身的弱阻尼性等因素的影响，采用一般的闭环
PWM 控制效果不理想。本文以美国 TI 公司生产的 TMS320F240DSP 为控制芯片,采用重复控
制

[1]改善系统的稳态性能，采用引入积分控制[2]的极点配置[2]改善系统的动态特性，实验

结果表明，本方案可以同时实现高品质的稳态和动态特性。

2　重复控制器设计

　　重复控制的基本思想来源于控制理论中的内模原理

[3],即如果希望控制系统对某一参考

指令实现无静差跟踪，那么产生该参考指令的模型必须包含在稳定的闭环控制系统内部。图
一是本系统采用的重复控制框图，以下对其各部分进行分析说明。

图

1　离散域重复控制器框图

　　

P(z)是逆变器的输入与输出的离散传函，是系统中的控制对象。逆变器的开关频率比

LC 滤波器的自然频率高得多，其动态特性主要由 LC 滤波器决定，通过建立系统状态方程
获得

P(z)。本系统中，L=0.88mH，C=60µF, 电感的等效串联电阻为 0.4Ω，开关频率

和采样频率都是

10KHz，推导出其离散传函为：

作出其伯德图如图

2 所示，可以看到逆变器存在一个谐振峰，阻尼比很小。

图

2　逆变器 P(z)的伯德图

　　图

1 中虚线框内为重复控制器的内模，N 为一个周期内采样的次数。该内模实际上是一

个周期延迟正反馈环节，只要输入信号是以基波周期重复出现，其输出就是对输入信号的
逐周期累加。当

Q(z)取值为 1，可视为以周期为步长的积分环节，可以达到无静差，但是给

系统带来

N 个位于单位圆周的极点，使开环系统呈现临界振荡状态，本系统中 Q(z)取为

0.95，以改善系统稳定性。
　　图

1 中重复控制器里包含有一个补偿器