PDF《正弦波逆变电源的数字控制技术》

2 5 第35 卷第

6 期2001 年12 月 电力电子技术 Power Electronics Vol.

35 ,No.

6 December ,2001 ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 针对不同的系统 (或不同型号的产品) ,采用统一的 控制板 ,而只是对控制软件做一些调整即可. (4) 系统维护方便 ,一旦出现故障 ,可以很方便 地通过 RS232 接口或 RS485 接口或 USB 接口进行 调试 ,故障查询 ,历史记录查询 ,故障诊断 ,软件修 复 ,甚至控制参数的在线修改、 调试 ;

也可以通过 MODEM 远程操作. (5) 系统的一致性较好 ,成本低 ,生产制造方便. 由于控制软件不像模拟器件那样存在差异 ,所以 ,其 一致性很好 ,由于采用软件控制 ,控制板的体积将大 大减小 ,生产成本下降. (6) 易组成高可靠性的大规模逆变电源并联运 行系统.为了得到高性能的并联运行逆变电源系 统 ,每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数 字化控制 ,易于在模块之间更好地进行均流控制和 通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法 (不需 要通讯) ,从而实现高可靠性、 高冗余度的逆变电源 并联运行系统. 可见 ,数字化是逆变电源发展的主要方向 ,然而,也存在着挑战 ,原因是 : ① 模拟控制中存在的许 多问题有待于数字控制来解决 ;

② 逆变电源的数字 控制仍然存在硬件和软件上的一些困难.目前的困 难主要来自于 : ① 逆变电源输出要跟踪的是一个按 正弦规律变化的给定信号 ,它不同于一般的开关电 源的常值控制.在闭环控制下 ,给定信号与反馈信 号的时间差就体现为明显的相位差 ,这种相位差与 负载是相关的 ,这就给控制器的设计带来了困难 ;

② 逆变电源的输出滤波器对系统的模型影响很大 ,输 入电压的波动幅度和负载的性质、 大小的变化范围 往往比较大 ,这些都增加了控制对象的复杂性 ,使得 控制对象模型的高阶性、 不确定性、 非线性显著增 加;

③对于数字式 PWM ,都存在一个开关周期的失 控区间 :一般是在每个开关周期的开始或上个周期 之末来确定本次脉冲的宽度 ,即使这时系统发生了 变化 ,也只能在下一个开关周期对脉冲宽度做出调 整.当然 ,正是有着众多的优点 ,而问题又存在 ,才 使得逆变电源的数字化控制在国内外引起了广泛的 关注.

3 正弦波逆变电源的控制策略 随着控制芯片性能的日益增强 ,电力电子装置 的控制系统逐步实现了数字化.在现代控制理论和 智能控制策略应用方面 ,一些新的控制方式如神经 网络控制、 模型参考自适应控制、 滑模变结构控制、 专家系统控制、 模糊控制等也逐渐进入了电力电子 电路控制领域.常规的控制策略依赖于模型的精确 性 ,而电路参数具有非线性和时变性 ,为了克服电路 参数的时变性和不准确性带来的问题 ,可以利用在 线辨识系统参数来实现参数自适应控制 ,亦可以采 用滑模变结构控制这种对参数变化不敏感的方式. 另外 ,采用预测模型、 滚动优化、 反馈校正和多步预 测的预测控制也可以获得更多的系统的实时信息 , 以提高控制系统的鲁棒性 ,改善控制效果.此外 ,将 预测控制与自校正技术结合起来 ,可以提高模型的 精度 ,减少预测模型输出误差 ,提高控制效果. 正是有了高性能的 DSP ,才有可能将无差拍控 制、 重复控制、 变结构控制、 模糊控制、 神经网络控制 及一些智能控制的思想应用到逆变电源的控制系统 之中 ,也就有了今天的逆变电源控制策略的众多成 果 ,使得逆变电源的性能、 可靠性不断提高 ,维护更 加方便.下面介绍逆变电源的主要控制策略.