四 仿真结果与分析
本文使用 进行仿真,逆变器主要参数如下:直流侧电压 ;输出电压有效值 ,频率 ;逆变器滤波参数 、 ;开关频率和采样频率均为 。
首先对双环反馈控制和复合控制进行非线性负载仿真分析,仿真波形如图5到图8图所示。
图5 双环反馈控制带非线性负载输出电压电流波形
图6 双环反馈控制带非线性负载输出电压波形FFT分析
图7 复合控制带非线性负载输出电压电流波形
图8 复合控制带非线性负载输出电压波形FFT分析
本仿真所带负载为非线性负载,由电容和电阻组成,其中电容为 电解电容,电阻为 。由图5到图8可以看出,在达到稳定状态时,双环反馈控制非线性负载的输出电压中高次谐波成分较多,导致波形严重畸变,有幅值差,THD=1.93%。说明了单独采用双环反馈控制的系统稳态误差较大。而复合控制带非线性负载的输出波形较为理想,THD仅为0.69%,说明了加入重复控制的复合控制方法在系统带非线性负载的情况下,具有良好的静态性能,且能输出较高质量的电压波形。
其次对重复控制和复合控制进行突加负载仿真分析,仿真波形如图9和图10所示。
图9 重复控制突加负载输出电压电流波形
图10 复合控制突加负载输出电压电流波形
图9和图10为在0.06秒时突然投入阻性负载,可以看出,在空载情况下突加阻性负载后,重复控制策略下的电压幅值经过了较大的波动,而在复合控制策略下电压变化幅值很小,很快就能稳定下来。这说明复合控制具有良好的动态性能。
五 结论
通过以上仿真分析可知,与单一控的制方法相比,复合控制策略在静态性能上具有重复控制的优点,稳态误差小;动态性能上有双环反馈控制的优点,调节迅速,从突加负载动态波形上可以看出,扰动后一个基波周期系统基本趋于稳定,抗干扰能力强。因此,本文所设计的复合控制策略是一种更有优势的控制方法。
参考文献
[1] Jung Shih-Liang, Huang Hsiang-Sung, Chang Meng-Yueh, et al. Digital multiple-loop control technique for the PWM inverters used in uninterruptible power supplies. IEEE-APEC'97: 706-712
[2] Ryan Michael J, Brumsickle William E, Lorenz Robert D. Control topology options for single-phase UPS inverters. IEEE Trans. on IA, Vo1.33, No.2, Mar-Apr 1997
[3] Toshimasa Haneyoshi, Atsuo Kawamura, Riehard G. Hoft. Waveform compensation of PWM inverter with cyclic fluctuating loads. IEEE Transactions, 1988, 24(4): 582-589
[4] Ying YuTzou, Rong Shyangou, Shih Liangjung, Meng YuehChang. High-performance programmable AC Power source with low harmonic distortion using DSP-based repetitive control technique. IEEE Transactions on Power Electronics, 1997, 12(4): 715 -725
[5] 中野道雄等著, 吴敏译. 重复控制. 中南工业大学出版社, 1994
[6] 张凯. 基于重复控制原理的CVCF-PWM逆变器波形控制技术研究. 华中理工大学博士学位论文, 2000
[7] 陈宏. 基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究. 南京航空航天大学博士学位论文, 2003
[8] Tsang-Li Tai, Jian-Shiang Chen. UPS inverter design using discrete-time sliding-mode control scheme. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume 49, Issue 1, Feb. 2002, pp. 67-75
[9] Kai Zhang, Yong Kang, Jian Xiong, and Jian Chen. Direct Repetitive Control of SPWM Inverter for UPS Purpose. IEEE Trans. Power Electron, vol.18, pp.784-792, May 2003
[10] 熊慧洪, 裴云庆, 杨旭, 王兆安. 采用电感电流内环的UPS控制策略研究. 电力电子技术, 2003, 37(4): 25~27
[11] 赵众. 单相400Hz中频电源复合控制技术的研究. 中国科学院研究生院硕士学位论文, 2006
(御风)