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采用双闭环PI和重复控制方案实现三相逆变器设计

作者:浙江体彩网 发布时间:2020-09-29 08:47 点击:

  D、双闭环PID、状态反馈等控制方案,虽然能实现高动态特性,但是不能满足高质量的稳态波形。本文利采用双闭环PI和重复控制相结合的控制方案,首先用双闭环PI控制算法,得到高动态特性的三相交流电,不过不能满足高质量的稳态波形,因为用电压质量要求比较高的非线性负载———镇流器是

  MATLAB仿真,并在双DSPFPGA硬件架构中高效精确的实现。实验结果表明,加上重复控制补偿后,钠灯能够稳定的工作,三相逆变器的稳态性能得到了很大的改善。1 、三相逆变器数学模型的建立

  以电感电流和输出电压为状态变量,建立在三相静止坐标系中的状态空间表达式如下。

  将式(3)代入式(1),即可得到在两相静止坐标系下控制对象的传递函数表达式如下:

  从上面的控制对象的传递函数表达式可知,α轴和β轴已经完全解耦,各自等效为单相半桥逆变器。

  (1)电流环比例调节器的设计步骤1)看开环传递函数的波特图是否满足要求;2)看闭环传递函数的波特图是否满足要求。

  重复控制是日本的lnoue 于1981 年首先提出来的,其原理来源于内模原理,加到被控对象的输入信号除偏差信号外,还叠加了一个“过去的控制偏差”,该偏差时上一周期该时刻的控制偏差。把上一次运行时的偏差反映到现在,和“现在的偏差”一起加到被控对象进行控制,这种控制方式,偏差重复被使用,称为重复控制。经过几个周期的重复控制之后可以大大提高系统的跟踪精度,改善系统品质。

  如图6,加上重复控制后从第3个周期开始输出信号yout跟能精确地跟踪输入信号rin,如图7,位置跟踪误差越来越小,在第4个周期误差不再减小。

  图8 为三相光伏逆变器的控制结构框图,逆变器的主控电路采用“双DSP+FPGA”结构,DSP 即数字信号处理器,采用Tl公司的TMS320F2812 芯片。FPGA 即现场可编程逻辑门阵列,采用XlLlNX公司的芯片。本设计采用的DSP芯片是一款定点型DSP,具有强大的数据运算能力,主频最高达150MHz,广泛应用于控制领域。FPGA具有强大的逻辑运算能力,能并行快速进行多组逻辑判断,根据DSP 和FPGA 的功能特点,作以下功能分配,两片DSP芯片分别为DSPA、DSPB。

  FPGA主要有四方面功能:一是控制AD 转换芯片,对外部CT/PT及调理电路后的电压电流信号进行模数转换并读取结果,同时把结果传送给DSPA 和DSPB; 二是作为DSPA和DSPB之间的数据交换通道;三是PWM 信号输出;四是进行故障检测及IO输出。DSPA主要负责与人机界面通讯及数据管理。DSPA读取FPGA 中的电压电流数据和故障状态等信息在人机界面中显示,以及传送人机界面中的命令。DSPB主要负责重复补偿控制+双闭环控制算法的实现,控制输出电压电流的稳定。

  如图9 为双闭环PI控制算法带钠灯的电压电流波形,图10 为双闭环PI 控制算法的电压THD。用双闭环PI控制带钠灯,电压的THD比较大,为3.57%,而且负载电流畸变比较严重。

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