改进重复控制与双闭环PI驱动逆变器性能优化

本文主要探讨了在电力电子领域中的一个重要课题，即如何通过改进重复控制和双闭环PI控制来提升PWM逆变器的性能。逆变器作为电力系统的关键组件，其功能是将直流电转换为交流电，广泛应用于不间断电源（UPS）等设备中。然而，逆变器经常面临输入直流电压波动、桥臂控制死区以及带非线性负载时产生的输出电压波形畸变问题，这些问题可能导致供电品质下降，影响设备的稳定性和效率。 首先，作者构建了 PWM 逆变器的数学模型，这是控制设计的基础，它能够准确反映逆变器的工作原理和行为。PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的开关模式电源技术，通过调整脉冲宽度来控制输出电压，从而实现高效的电力转换。 针对逆变器的稳定性与动态性能，提出了结合改进重复控制与双闭环PI控制的新型控制策略。重复控制主要用于提高逆变器的稳态精度，通过周期性的信号比较和调整，可以减小由于电压波动引起的误差，并确保输出电压的准确性。而双闭环PI控制则增强了系统的动态响应能力，通过内外两个控制器的协同工作，能够快速跟踪并补偿负载变化，确保逆变器在各种工况下的快速适应性。 在实际应用中，这一方案被应用到一套基于STM32F103VB控制系统中的UPS电源装置逆变单元上进行了一系列实验。STM32F103VB是一款高性能微控制器，适合于工业控制环境。实验结果显示，改进后的逆变器在稳态精度方面表现出色，输出电压波形平滑，供电质量得到显著提升；同时，其动态响应速度也得到了明显改善，这对于实时性要求高的电力系统来说尤其重要。 此外，文中还提到了关键词如重复控制、双闭环PI调节、PWM逆变器和电容电流内环，这些都是设计和优化逆变器控制策略的关键概念。电容电流内环是控制策略中的一个重要环节，通过实时监测和补偿电容电流的动态变化，进一步提高了逆变器的控制精度。 这篇文章深入研究了在逆变器设计中采用改进重复控制和双闭环PI控制的优势，尤其是在提升逆变器性能、稳定性和动态响应方面的贡献。这对于电力电子设备的设计者和工程师来说，提供了有价值的理论支持和实践经验，对于提高电力系统的整体效率和可靠性具有重要意义。