基于谐波补偿的逆变器波形控制技术研究

在图2中，电压源U代表来自逆变桥的输出电压，电感L和电容C构成输出LC滤波器，电流源I代表负载汲取的电流，与滤波电感L串联的电阻r是滤波电感的等效串联电阻。由图2可知，在把逆变桥看作一个比例环节的情况下，逆变器的数学模型就是由输出LC滤波器构成的二阶系统。在本系统中，L=0.552mH，r=0.3Ω，C=135μF，所以逆变器数学模型为

G1(s)=3663 2/（s2+2×0.074×3663s+3663 2）   (7)

它的离散化表达式为

G1(z)=(0.1007z+0.09845)/(z2 -1.735z+0.9343)    (8)

    根据图3，可以很方便地得到幅值补偿系数modcoeff(n)和相位补偿系数phacoeff(n)。表1给出了最终的取值。

表1 补偿系数的取值

波次

幅值补偿系数（放大倍数）

相位补偿系数（角度）

基波

0.993

0.7

3次谐波

0.934

2.3

5次谐波

0.818

4.5

7次谐波

0.643

7.9

9次谐波

0.417

15.7

3 实验结果

对本文所用的控制方案进行了实验，逆变器参数为L=0.552mH，r=0.3Ω，C=135μF，开关频率f=8kHz，输出频率50Hz，幅值110V的交流电压。采用一片TI的TMS320F240定点DSP实现所有的控制功能。阻性负载参数为R=11Ω。整流型负载参数为L=0.8mH，C=2460μF，R=27Ω。

实验波形如图4，图5和图6所示。

    图4给出了逆变器接阻性负载的稳态输出电压和电流波形。图5及图6分别给出了逆变器在接整流型负载情况下开环稳态、闭环稳态的实验波形。可以看出开环情况下输出电压波形畸变严重，闭环以后输出电压波形有了极大的改善。

4 结语

本文采用了一种与重复控制不同的波形控制方案。实验结果表明，本文采用的改进型FFT算法大大减少了计算量，保证了在F240定点DSP上实现实时频谱分析，并且整个控制系统拥有较好的稳态性能。这说明本文采用的控制方案在理论上是正确的，实践