PID与重复控制器串联复合控制在单相逆变器中的应用

"基于PID单相逆变器复合控制方案设计" 在电力电子技术领域，PID（比例-积分-微分）控制是一种广泛应用的控制策略，因其简单易用且能提供良好的动态性能而受到青睐。然而，传统的PID控制在面对特定挑战，如中、低频周期信号的无静差控制以及非线性负载导致的输出波形畸变时，表现并不理想。为解决这些问题，本论文提出了一种结合PID控制器和重复控制器的复合控制方案。 在该方案中，PID控制器和重复控制器采用串联的拓扑结构。PID控制器作为一个稳定的闭环控制对象，为重复控制器提供了基础。这样设计的好处在于，它能够在保持系统稳态误差和动态性能的同时，简化重复控制器的复杂性，使得系统对周期性扰动有更强的抑制能力。 逆变器模型是控制方案的基础。逆变器的输出电压（u0）受到电感电流（i）、负载电阻（R）、滤波器电容（C）和电容等效串联电阻（ESR）的影响。通过设置采样频率等于开关频率，并将逆变桥视为零阶保持器，可以离散化逆变器的动态模型，得到脉冲传递函数。 针对PID控制器的设计，通常会依据开环频率特性图（Bode图）来调整参数。初始设定开环系数K以提高低频增益，减少稳态误差。但过大K值可能影响系统稳定性，因此引入滞后校正，通过增加一个零点来提升低频增益，同时利用其低通滤波特性来改善系统稳定性和减小误差。在中频段，添加一个零点以提高截止频率，而在高频段设置一个极点，实现超前校正，增强系统相角裕度，提高动态响应速度并抑制高频噪声。 结合滞后和超前相校正设计的PID控制器，其开环传递函数的频率特性显示了良好的低频增益、增强的相角裕度和高频段的小增益，有效抑制了高频干扰。最终，通过选择合适的采样频率和零阶保持器，实现了所期望的控制效果。 这种基于PID和重复控制器的复合控制策略，不仅优化了单相逆变器的输出质量，还增强了系统对各种扰动的适应性和鲁棒性，尤其在处理非线性负载和周期性干扰时，表现更为出色。