一 引言

不间断电源系统（UPS）广泛应用于变电所、医院、银行等重要部门，当市电失去时，UPS能够持续对这些场所的重要设备继续供电，保证设备的正常运转。在UPS的各个组成部分中，逆变器是最为关键的一个部分，储存在蓄电池中的直流电通过逆变器变换为交流电，而逆变器的控制环节则直接影响到输出交流电能的质量。在控制系统中采用模拟电路来控制输出波形有许多局限性，如今，UPS逆变器的控制已用数字控制方法代替模拟控制电路。目前常用的数字控制技术有PID控制、双闭环控制、无差拍控制、重复控制、滑模变结构控制、神经网络控制、模糊控制等等。每一种控制方案都有自己的优点，如果将这些控制方案有选择性地结合在一起，构成新的复合控制方案，就能够更好地提升逆变电源的输出电压品质。因此，复合控制是逆变电源输出电压波形控制的一种发展趋势。

双环反馈控制中的电流内环可以快速、及时地抑制负载变化所带来的影响，但其在非线性等负载条件下输出电压波形质量不佳；而重复控制中的内模可以有效地消除整流型非线性负载所带来的周期性扰动信号，但由于其加入周期延迟环节，控制效果要在下一个周期才得以体现^[1-4]。本文将双环反馈控制与重复控制技术相结合，构成复合控制策略，使其既有较快的响应速度也能在非线性负载下输出较好的电压波形。本文介绍了该复合控制策略的工作原理和设计过程，通过MATLAB仿真将复合控制策略和单一的控制方法相对比，仿真结果证实了复合控制策略的优越性。

二 UPS逆变器数学模型

逆变器如图1所示。其中， 为稳定的直流电压，L为滤波电感，C为滤波电容，r为滤波电感的等效串联电阻以及其他阻尼因素的综合。

图1 逆变器主电路

推导出输出电压 与LC滤波器输入电压 之间的传递函数 

（1）

可得出空载时逆变器的传递函数为：

（2）

从式（2）可以看出，空载时逆变系统是一个欠阻尼二阶系统，动态性能较差，系统具有振荡特性。在空载的情况下将会出现最高谐振尖峰。

三 逆变器复合控制策略

1．工作原理

本文介绍的复合控制系统结构框图如图2所示，其中，双环反馈控制器居于控制系统内层，其目的是改善系统的动态响应特性。重复控制器居于控制系统外层，其主要目的是减小负载等因素造成的谐波失真。重复控制技术源于控制理论中的内模原理。内模原理是把作用于系统的外部信号的动态模型植入控制器内以构成高精度反馈控制系统的一种设计思想。内模原理指出^[5]：对于一个控制系统而言，如果控制器的反馈来自被调节的信号，且在反馈回路中包含相同的被控外部信号动态模型，那么整个系统是结构稳定的，而且这样的系统能够无静差地跟随输入信号。其中外部信号的动态模型就所谓的“内模”^[6][7]。

图2 复合控制系统结构框图

重复控制器以输出电压 与参考正弦电压 的误差信号作为其输入量，而输出量迭加 后作为内层双环反馈控制器的输入信号，经电压外环比例P环节调节后，输出信号作为电流指令与电感电流 做差后作为电流内环的输入信号，经过电流环比例P环节，然后，将双环反馈控制器的输出信号与三角载波信号进行比较，从而产生逆变器的门极触发脉冲。当系统处于稳态时，重复控制器起主导作用，使得输出电压能很好的跟踪参考正弦信号，保证输出电压的正弦度及稳定性；当整个系统出现较大瞬时干扰时，双环反馈控制器起主要调节作用，使系统迅速趋于稳定。（御风）