采用比例谐振控制器的逆变器_叶礼清

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1、·30·仪表技术2011年第4期采用比例谐振控制器的逆变器叶礼清，孙培德(东华大学信息科学与技术学院，上海201620)摘要:逆变器的核心是控制器算法。采用比例谐振(PR)控制算法的逆变器，它的跟踪曲线比传统的采用PI控制算法的逆变器好。通过PR控制算法可以选择性地使某一频率增强，从而达到谐波过滤的效果。关键词:PR控制器;逆变器;选择性滤波中图分类号:TM46文献标识码:B文章编号:1006－2394(2011)04－0030－03Proportional-resonantController

2、sforInvertersYELi-qing，SUNPei-de(TheCollegeofInformationScienceandTechnology，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China)Abstract:Thealgorithmofthecontrolleristhekeyofinverters．Usingtheproportional-resonant(PR)controllers，theinverterreferencetrackingperfo

3、rmance，comparedwithconventionalPIcontrollers，canbeenhanced．OnecertainfrequencycanbeselectedandcanbeincreasedbyPRcontrolalgorithm．Asaresult，itcomestobeaharmonicfilters．Keywords:PRcontrollers;inverters;selectivefiltering0引言逆变器通常是采用脉宽控制的方式使开关器件工作在高速开关频率

4、的状态下，而且无论是电流型控制的逆变器还是电压型控制的逆变器都会选择一种线性的或者非线性的算法。采用何种方式来实现电源的转换，通常是根据价格、稳定性、谐波比率等因素，然后权衡这些因数来决定代表性的电源转换方式。1并网逆变器系统的结构并网逆变器系统结构如图1所示。逆变桥输出经过电感L连接到电网上，电感用于滤除由于开关动作图1逆变器并网系统的原理图引起的高次谐波电流，使并网输出电流是与电网电压控制，具有算法简单和可靠性高的特点，因此被广泛应同频同相的正弦波。并网时，当DSP检测到电网电压用于工业过程

5、控制，但常规的PI控制对正弦的参考电正向过零点时，启动DSP内部并网控制算法程序，实流却难以达到理想的控制效果。若要实现并网电流的现电网频率的锁相跟踪，并经过运算，产生逆变器并网无静差跟踪，可以尝试引入新的控制环节———电流比运行所需要的SPWM控制信号，经隔离驱动电路实现例谐振(PR)控制。对逆变器控制，使其能够并网运行。单相和三相的PR控制器和滤波器的传递函数可以被应用于内部模型控制、修改转变状态或者频域方法。2采用比例谐振控制的电流内环对于单相PI控制，经常使用d－q传递函数变换。电流内环

6、可以采用的控制器有多种类型。经典的d－q变换求导比较复杂，并且经过一个锁相环PLL同电流滞环控制，方法简单但是IGBT的开关频率不确步成电网电压，最终得出的结果是反馈误差e(t)的关定，容易导致不必要的高频控制。电流比例积分(PI)系式，如图2所示。收稿日期:2010－11作者简介:叶礼清(1984—)，男，在读硕士，研究方向为电力电子与电力传动;孙培德(1961—)，男，副教授。2011年第4期仪表技术·31·KiGDC(s)=(6)1+s/ωc式中:Ki和ωc＜＜ω分别表示控制器的增益和截止

7、频率。相对应的交流积分变量分别表示为:*Y(s)2KisGAC(s)==22(7)E(s)s+ω2Y(s)2Ki(ωcs+ωc)2KiωcsGAC(s)==222≈22(8)E(s)s+2ωcs+(ωc+ω)s+2ωcs+ω图2PR和同步PI控制器的单相表示式(7)为理想PR控制器，拥有一个在交流频率ω上是无限增益，而在其他频率上没有相位转变和增益。上面实现的效果等同于只转换器件当中特定频率式(8)可以代替式(7)来构成不理想的PR控制器。的信号，使其变为直流侧的信号，而忽略其他频率的交这样，系

8、统的增益是有限的，但系统仍然可以获得相对流量。例如，一个由基次谐波和三次谐波组成的复杂较小的稳态误差。另外，式(8)的特点与式(7)不同，信号，表示为它的带宽可以通过改变ωc变得更宽，这样有助于减少e(t)=E1cos(ωt+θ1)+E3cos(3ωt+θ3)(1)在一个典型的公用电网频率略有变化的敏感性(对于式中:ω，θ1，θ3分别表示相角频率，基次和三次谐波的式(7)，Ki可以被改变来垂直转变幅值响应，但是这样相移角。不能提供很大变化的带宽)。分别乘以cos(ωt)和sin(ωt)，得:E1