基于CVCF逆变器的波形控制技术与重复控制器设计

"该文档详细介绍了采用CVCF逆变器的波形控制技术设计，重点关注如何通过重复控制和积分控制的极点配置来优化逆变器的稳态和动态性能。文档提到了美国TI公司的TMS320F240 DSP作为控制芯片，并展示了如何利用内模原理设计重复控制器，以降低稳态总谐波畸变率（THD）并提高动态响应。此外，文档还探讨了逆变器的离散传递函数、伯德图分析以及补偿器的设计，以改善系统稳定性并减少谐振峰值。" 在电力电子领域，CVCF（Continuous Voltage and Continuous Frequency）逆变器常用于UPS（Uninterruptible Power Supply）系统中，确保输出波形具有低的稳态总谐波畸变率和快速的动态响应。然而，由于非线性负载、脉宽调制（PWM）的死区时间以及逆变器系统的弱阻尼特性，传统的闭环PWM控制策略可能无法满足这些要求。 文档中提到，采用美国TI公司的TMS320F240数字信号处理器（DSP）作为核心控制器，通过实施重复控制策略来提升系统的稳态性能。重复控制基于内模原理，通过将参考指令的模型包含在闭环控制系统内，实现对特定参考指令的无静差跟踪。文档提供的重复控制框图显示，逆变器输入与输出的离散传递函数P(z)是控制对象，而内模则是一个周期延迟正反馈环节，通过设置适当的Q(z)值来优化系统稳定性和动态响应。 为消除逆变器的谐振峰值，文档提出了包含陷波滤波器S1(z)和二阶滤波器S2(z)的补偿器S(z)。陷波滤波器专门用于抵消谐振，二阶滤波器则提供高频衰减。超前环节zk则用于补偿整个系统的相位滞后，配合重复控制增益Kr，以达到理想的系统性能。补偿器C(z)的设计目标是使校正后的对象在低频段增益接近1，高频段快速衰减至-26dB以下，同时保持中低频段前向通道的总相移尽可能小。 通过这些控制策略，该设计能够实现高质量的稳态和动态特性，降低THD并增强系统的响应速度，从而满足UPS系统对输出波形的严格要求。实验结果证明了这种方法的有效性，为CVCF逆变器的波形控制提供了有价值的解决方案。