基于双环控制和重复控制的逆变器研究

由于本方案实现了输出电压解耦和负载电流补偿，电流环和电压环的结构大大简化，控制器的设计可以简单到仅仅采用P环节。这里采用无差拍原理确定电流环控制器KC和瞬时电压环控制器KV。

    2.1.1 电流环设计

图4(a)所示为电流环框图，为了实现输出电压交叉反馈解耦，控制算法由式（2）给出。

vcom(k)=KC〔iL＊(k)－iL(k)〕＋vc(k)   （2）

式中：iL＊是电感电流指令；

vcom是电流环计算出的控制量。

图4(b)是解耦后简化的电流环框图，ZOH是零阶保持器。采用零阶保持器法将控制对象离散化。

Gc(z)=Z[(1-e -ts)/s)(1/L)/(s+a)=1/r(1-e -aT)/(z-e -aT)    (3)

式中：T是采样周期；

a=r/L。

闭环系统的特征方程是

根据无差拍原理，将其特征根全部配置在原点，于是有

2.1.2瞬时电压环设计

由于电流环的截止频率高于瞬时电压环，对电流指令的跟踪速度要远快于瞬时电压环对波形的跟踪，在设计瞬时电压环时可认为内环是一个常数增益环节。图5(a)是瞬时电压环框图。对负载电流进行补偿后，相应的控制算法由式（6）给出。

icom(k)=KV〔vref(k)－vc(k)〕＋id(k)   (6)

式中：vref是正弦参考电压；

icom是电压环算出的电流环指令。

图5(b)是补偿负载电流后且忽略电流环动态过程的简化电压环。同样用无差拍原理确定电压环控制器KV。

用零阶保持器法得到离散的控制对象的传递函数为

其闭环特征方程是