基于重复控制的全数字单相逆变电源研究
姜洪训
(四川机电职业技术学院，四川攀枝花617000)
摘要：本文建立了PWM逆变器的数学模型。介绍了重复控制理论，为了改善逆变器波形质量，提出了一
种基于改进型重复控制的单相逆变器系统的设计。采用DSP实现了数字闭环控制方案，设计了系统硬件和
软件，并进行了实验。实验结果证明带重复补偿的逆变系统波形质量好，精度高，输出电压波形畸变率小；
该控制系统既有较好的稳态性能，又有较快的响应速度。
关键词：逆变器重复控制数字控制DSP
中图分类号：TM464 文献标示码：A 文章编号：1003-4862 (2011)01-0001-05
Research on Full-Digital Single Phase Inverter
Based on Repetitive Control
Jiang Hongxun
（Sichuan Electromechanical Institute of Vocation and Technology, Panzhihua 617000, Sichuan, China）
Abstract: This paper establishes a mathematical model of PWM inverter and introduces repetitive control theory. In order to improve the quality of inverter waveform, a modified repetitive control system based on single-phase inverter is proposed. Using DSP, it realizes digital closed-loop control, and designs system’s hardware and software experiments. Experimental results show that the inverter system with a repeat compensation has good waveform quality, high precision and. low distortion output voltage waveform. The control system has both good static performance and fast response.
Key words: inverter, repetitive control, digital control, DSP
1 引言
SPWM逆变器是目前应用最广泛的一种逆变器，作为一种高性能的逆变器，除了要求它满足体积小、重量轻和电磁兼容性好等基本指标外，还必须具备输出高质量电压波形的能力、且有足够的输出功率和高稳定性[1]。为此近年来人们对其提出了多种控制方法以改善其输出波形的质量，如PID控制、重复控制、双环反馈控制、三环控制、、无差拍控制等，其中应用最多的是电压电流双环控制方案和重复控制方案。双环控制具有控制器设计简单，输出电压波形失真小、动态响应快等优点，但这种双闭环控制方案采用PI 调节，它跟踪快速变化的正弦波时无法消除静态误差。而重复控制是基于内模原理的一种新型的控制策略，它对周期性外激信号的跟踪和抑制具有良好的稳态输出特性，鲁棒性好。本文建立了单相逆变器的数学模型，并对开环逆变器进行了分析，分析了双环控制的特点，提出了一种双环控制与重复控制相结合的控制方案，最后以TMS320LF2407为主控芯片搭建了一台50 Hz单相逆变器实验系统，并进行了实验，给出了实验结果，证明了所建立模型的正确性。
2 单相全桥逆变器的数学模型
单相逆变器主电路如图1所示[2]，图中T1、T2、T3、T4是功率开关管，滤波电感L与滤波电容C构成低通滤波器，R r为考虑滤波电感L的等效串联电阻、死区效应、开关管导通压降、线路电阻等逆变器中各种阻尼因素的综合等效电阻。
收稿日期: 2010-09-01
作者简介：姜洪训（1967—），男，讲师，专业方向：电
气自动化。
1
2
U d 为直流母线电压，u 1为逆变桥输出电压，u o 为逆变器输出电压，i 1为流过滤波电感的电流，i o 代表负载电流。
图1 单相全桥逆变器的主电路原理图
设主电路中的各元件为理想元器件，忽略开
关管在开关过程中的损耗，忽略开关纹波，则可将开关电路视为电压放大器，逆变器的动态特性主要由LC 滤波特性决定，取u 0作为输出，u 1作为输入，由图1可得逆变器的传递函数为：
L r r L
L r L
R R C R R L s LC s R sC R sL R sC s P +
+++=
++=1)(1)//1(//1
)(2
（1）
空载时∞→L R ，此时将（1）式写成标准形式，则：
2222)(n
n n
s s s P ωξωω
++=
（2）
式中：LC n 1=ω，L
C
R
r
2
=ξ，取滤波电感、电容分别为：L =1.2 mH ，C =80 μF ，电感等效电
阻为R r =0.2 ?，则：
2
22
5.32277.1665.3227)(++=
s s s P （3）
由（3）可见，系统空载时传递函数是一阻尼很小的系统，其频率特性如图2所示，由图可见，系统空载时的谐振峰值超过了20 dB ，稳定裕度很小。高谐振峰值的存在降低了系统的相位裕量，对系统稳定性不利，在选择控制策略时首先要提高系统的相对稳定性，改善系统的小阻尼。
3 系统控制策略
3.1 重复控制的基本原理
重复控制是一种改善逆变电源稳定性有效方法。重复控制的基本思想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力学模型植入控制器以构成高精度的反馈控制系统[3,4]。这个外部信号的数学模型就是所谓的“内模”（internal-model ）。要获得被控系统的周期性扰动信号并不困难, 只要一个反馈系统的前向通道包含有积分环节1/s ，则该系统对于阶跃型指令可以做到无静差跟踪，同时还可以完全抵消掉所有作用于积分环节之后的阶跃型扰动对稳态输出的影响。重复控制理论利用内模原理，在稳定的闭环系统内设置一个与外部信号同周期的内部模型，从而使系统实现对外部周期参考信号的稳态跟踪。
10
10
3
-60
-40-2002040M a g n i t u d e (d B )
10
2
10
3
10
4
-270
-180
-90
0P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
图2 逆变器空载波特图
逆变器波形控制系统是一个指令呈正弦函数
变化的伺服系统，系统的扰动可以等效为多重谐波扰动的叠加，在每一个基波周期都以完全相同的波形重复出现。因此，可以使用基于内模原理的重复控制理论来对逆变器进行波形控制。基于内模原理的重复控制利用 “重复信号发生器”内模，其s 域形式为：G m (s )=1/(1-e -Ls )，其中L 为逆变器输出基波周期，该内模的输出就是对输入信号的逐周期累加，稳态时波形畸变率低。
由于控制系统数字化的发展趋势，再加上纯延时环节难以用模拟手段实现，所以实际应用中重复控制全都是以数字方式实现的，重复信号发生器的离散形式是:
N
z z G ??=
11
)( （4）
3
式中：N 为每次基波周期的采样次数，图3示出改进的重复控制器的内模结构。其中Q (z)为辅助补偿环节，可选为滤波器。
u u o
图3 改进型重复控制器内模结构
3.2 重复控制器设计
图4为基于重复控制的逆变电源控制方案，图中应用改进型重复控制内模结构，重复控制器内模设计主要是对Q (z )的选取，它的选取应考虑
到系统的稳定性和收敛性，一般Q(z)可以是一个低通滤波器，也可以简单地取为一个略小于1的常数，以减弱积累的效果。但取低通滤波器实现起来比较复杂，根据经验设计一般取Q(z)=0.98[5]。补偿器S(z)用以改造被控对象的特性，以保证系统稳定等，通常选为二阶滤波器；相位补偿环节z k (k 为超前步长)，它是用于S(z)和控制对象所带来的总相位滞后，它使控制器按上一周期的误差信息在下一周期提前k 拍发出校正量；比例系数K r 是用来最终确定校正量的幅值，取值为10≤≤r K ；P(z)为控制对象的传递函数。
本系统设计对象如（3）式，取开关频率为
图4 逆变器重复控制框图
20 kHz 可得其离散模型为：
9111
.0922.0476
.0488.0)(2+?+=
z z z z P （5）
从图2的幅频特性可以看出,空载逆变器的谐振峰值超过了20 dB ，需要设计S(z)来消除它，这里补偿器S(z)采用二阶滤波器。由于谐振峰值过高，按将谐振峰值降为0的标准，综合Matlab 软件频域分析，选取S(z)为:
516
.0398.10522
.00699.0)(2+?+=
z z z z S （6）
系数K r 为重复控制器增益，
由于经过重复控制二阶滤波器补偿后谐振峰值应小于0，此时K r 的取值需要小于1，选取K r =0.6。图5为加入重复控制后的逆变器的频率特性曲线，可以看出经过校正补偿后，逆变器幅频特性曲线中低频段谐振峰值已衰减到0附近，转折频率后，系统以-80 dB/dec 下降，可有效抑制高频干扰信号，且由S (z )P (z )引起的相位滞后得到较好的补偿。
4 系统组成及实验
在前面分析的基础上，应用TMS320LF2407
作为主控芯片搭建了实验系统，系统结构框图如图6示，主电路由整流、滤波和逆变单元组成，单相交流输入电压经整流滤波后供给逆变器。逆变器在驱动信号的作用下，将直流电变成交流电，经滤波后供给负载使用。逆变器开关管采用IGBT 。输出电压、滤波电容电流、电感电流、负载电流和温度等采样后送给DSP 处理，DSP 根据控制算法输出修正后的SPWM 控制信号，使系统输出稳定的高质量的正弦交流电[6]。
-120
-100-80-60-40-20
0M a g n i t u d e (d B )10
1
102
10
3
10
4
-540
-450-360-270-180-900P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
图5 校正后的逆变器的频率特性曲线
系统以TMS320LF2407作为主控芯片，它主
4
要完成重复控制算法的数字实现、输出PWM 控制脉冲、定时中断采样、电压电流温度采样值的A/D 转换和系统综合保护等。系统软件包括主程序和中断服务程序组成，主程序完成系统初始化及中断服务设置。实时性要求高的部分由中断服务程序完成。
系统实验参数：L =1.2 mH ，C =80 μF ，输出频率f =50 Hz ，额定输出电压：Uo =220 V ，开关频率为20 kHz 。图7所示是空载时的输出电压波形，此时的输出电压THD=0.82%。图8示为带额定阻性负载时输出电压、电流波形与谐波分析图，其输出电压THD=1.080%；逆变器的动态性能实
图6 逆变电源系统结构框图
（50V/div, 5ms/div)2 6 10 14 18 22 26 30
34 38 42 46 50
64.8 3.6 3.02.41.2
×10-350 V/div, 5 ms/div
图7 空载输出电压波形与谐波分析
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50
9.0
7.25.43.61.8×10-3
THD=1.080%
(100 V/div, 50 AV/div, 10 ms/div)
图8 带额定负载时输出电压、电流波形与谐波分析
5
(100V/div, 20A/div, 5ms/div)
图9 突加25A 阻性负载时输出电压、电流波形
验波形如9所示，图9为逆变器在输出电压波峰
突加25 A 阻性负载时的电压电流波形，电压跌落小于30 V ，电压变化率△u %小于10％。
5 结论
本文介绍了重复控制理论，并将它用于逆变器设计中，给出了一种基于重复控制的逆变器的数字控制策略，结合实验系统详细介绍了控制器的设计方法，在此基础上应用TMS320LF2407作为主控芯片，研制了全数字实验系统，进行了实验验证，实验证明各种负载时输出电压稳态误差小，精度高。突加负载时系统响应快，电压变
化率小，输出电压能保持较好的正弦度。实验验证了本设计的正确性，本系统有较好的应用前景。
参考文献：
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[3] 李金刚, 钟彦儒, 马鑫. 基于DSP 中频逆变器复合
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Yaohua. Output control and parallel operation control of 400 Hz singe-phase voltage-source inverter[A]. Proceedings of the CSEE, 2006, 26(6): 78-82. [6] Abdel Rahim Naser M.，Quaicoe John E ．Analysis and
design of a multiple feedback loop control strategy for single-phase voltage-source UPS inverters. IEEE Transactions on Power Electronics, 1996, 11(4)：532-541.
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[行业追踪]
z 美国通用原子能公司电磁弹射系统重
要部件完成大部分试验
尽管美国通用原子能公司飞行器电磁弹射及回收系统项目目前已进入微调阶段，其降低电磁弹射器风险的工作仍落后于进度表，但据该项目办公室（PMA-251）项目负责人Randy Mahr 称：工作的延迟“并不会影响”“福特”号航母的建造和交付日期。
2010年五月，在马里兰州国际海港召开的海军联盟“海上·空中·太空2010年”会议上，据Randy Mahr 上校介绍：“电磁弹射器重要部件的大部分试验已经完成，全尺寸试弹射综合试验将
在新泽西州赫斯特湖海军航空系统司令部（NAVAIR ）试验基地进行。待全尺寸试弹射综合试验进行之后，在2010年年底进行首次飞机弹射。尽管，在2010年1月曾因软件问题导致全尺寸电磁弹射试验故障，进而引发系统设备的严重损坏，所幸的是，问题很快得以解决，并在三月继续进行试验，目前电磁弹射器已经完成了750次弹射。”
目前，赫斯特湖已经安装了相关设备，为在2010年中期开始进行的全尺寸试验做准备。其中，从三月份开始到五月份进行的750次弹射试验中，包括了250次空载弹射，首次飞机弹射在2010年秋天进行。
逆变电源广泛运用于各类：电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。 在电路中将直流电转换为交流电的过程称之为逆变，这种转换通常通过逆变电源来实现。这就涉及到在逆变过程中的控制算法问题。 只有掌握了逆变电源的控制算法，才能真正意义上的掌握逆变电源的原理和运行方式，从而方便设计。在本篇文章当中，将对逆变电源的控制算法进行总结，帮助大家进一步掌握逆变电源的相关知识。 逆变电源的算法主要有以下几种。 数字PID控制 PID控制是一种具有几十年应用经验的控制算法，控制算法简单，参数易于整定，设计过程中不过分依赖系统参数，鲁棒性好，可靠性高，是目前应用最广泛、最成熟的一种控制技术。它在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到了广泛的应用。将其数字化以后，它克服了模拟PID控制器的许多不足和缺点，可以方便调整PID参数，具有很大的灵活性和适应性。与其它控制方法相比，数字PID具有以下优点： PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果。 PID控制在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参数的变化对控制效果影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性。 PID算法简单明了，便于单片机或DSP实现。 采用数字PID控制算法的局限性有两个方面。一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度；另一方面，采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。 状态反馈控制 状态反馈控制可以任意配置闭环控制系统的极点，实现了逆变电源控制系统极点的优化配置，有利于改善系统输出的动态品质，具有良好的瞬态响应和较低的谐波畸变率。但在建立逆变器的状态模型时将负载的动态特性考虑在内，因此状态反馈控制只能针对空载和已知的负载进行建模。由于状态反馈控制对系统模型参数的依赖性很强，使得系统的参数在发生变化时易导致稳态误差的出现和以及动态特性的改变。例如对于非线性的整流负载，其控制效果就不是很理想。 重复控制
四桥臂三相逆变器的控制策略 阮新波严仰光 摘要提出了一种新型的三相四线逆变器，它有四个桥臂，第四个桥臂用来构成中点，从而省去了三相三桥臂逆变器中的中点形成变压器，减小了逆变器的体积和重量。针对这种逆变器，本文提出了一种电流调节器，它根据三相滤波电感电流和给定电流的误差值最大的那相选择逆变器的开关模态。为了消除输出相电压的静态误差，本文讨论 了一种基于PI调节器改进的电压调节方案。仿真结果表明，本文的思路是可行的。本 文为构造大功率、高效率的三相四线逆变器提供了可靠的理论基础。 关键词：三相逆变器控制策略 The Control Strategy for Three-Phase Inverter with Four Bridge Legs Ruan Xinbo Yan Yangguang （Nanjing University of Aeronaut ics & Astronautics 210016 China） Abstract A novel three phase inverter with four bridge legs i s presented in this paper.The inverter eliminates the neutral forming transforme r by adding a bridge leg to form neutral point to provide balanced voltages to a ny kinds of three phase loads.The principle of the inverter is analyzed,and a ne w current regulator,which chooses switching modes a ccording to the maximum cur rent error of filter inductance current and the reference current is proposed.Th e modified voltage regulator on the basis of PI regulator is proposed to elimina te output voltage static error under any load conditions. Keywords:Three-phase Inverters Control strategies 1 引言 三相逆变器一般是采用三个桥臂组成的拓扑结构，为了给不对称负载供电，必须在 输出端加入一个中点形成变压器(Neutral Formed Transformer，NFT)，如图1所示。中点形成变压器是变比为1的自耦变压器，工作频率为输出交流电的频率，体积和重 量很大，而且体积和重量随着负载不对称的程度变化而变化，不对称度越大，NFT的体积重量也就越大。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/8711892027.html, 重复控制逆变器并网电流控制技术研究 作者：陈凯张杰 来源：《中国测试》2015年第03期 摘要：针对在逆变电源系统中因模型的不精确及系统负载的非线性、以及常规方法中基于完美对消思想设计的重复控制器无法满足逆变电源的控制需求且设计复杂等问题，提出一种新的重复控制器设计方法，利用数字滤波器代替重复控制补偿器，并将内模系数和补偿器等效为同一个低通滤波器。将改进后的重复控制器与PI控制相结合，形成复合式控制系统，进一步提高电流跟踪速度，减小电流谐波含量。并通过运行Matlah仿真模型和具体实验平台测试，验证该方法的可行性和良好性能。 关键词：比例积分控制；重复控制；总谐波失真（THD）；并网逆变器 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2015）03-0091-05 0 引言 并网逆变器是分布式并网发电系统的关键部分，它将直流电能变换成交流电能并传输到公共电网，供电网负载使用。为减小对电网的污染，分布式并网发电系统必须具有高功率因数和低并网电流谐波含量。根据IEEE的相关标准，对于太阳能光伏发电系统和风力发电系统，允许的最大电流谐波含量为5%。 应用最为广泛的并网控制算法是比例积分（PI）控制、谐振控制（PR）和重复控制。PI 控制具有简单、易离散、参数整定确定和鲁棒性强等特点，但是其难以精确跟踪时变的交流正弦信号，系统将存在稳态误差；PR控制具有良好的稳态性能，可以提高输出电流质量，但前提是每一个谐波频率都对应一个谐振控制器；重复控制是一种基于内模原理的控制方法。重复控制能够消除周期性误差信号和最小化电流谐波含量，已广泛用于逆变系统中。但是由于重复控制器中周期延时的存在，使得重复控制器不能立即输出，而是延迟到下一个周期才会输出，而对于当前周期的误差信号没有任何调节作用，因此系统动态性能较差。 本文首先分析光伏并网逆变器系统模型和重复控制理论，提出一种改进的重复控制器设计方法，并将改进后的方法用于与PI控制相结合的复合式控制系统。 1 并网电流控制系统建模 并网光伏发电系统一般由光伏电池板、并网逆变器和电网组成。单相并网逆变器的核心部分一般包括逆变电桥和LC滤波器。逆变电桥完成高频调制，实现直流变换为交流，再经LC 滤波器后得到并网电流。并网环节核心电路如图l（a）所示。
https://www.doczj.com/doc/8711892027.html,/ 逆变电源广泛运用于各类：电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。 在电路中将直流电转换为交流电的过程称之为逆变，这种转换通常通过逆变电源来实现。这就涉及到在逆变过程中的控制算法问题。 只有掌握了逆变电源的控制算法，才能真正意义上的掌握逆变电源的原理和运行方式，从而方便设计。在本篇文章当中，将对逆变电源的控制算法进行总结，帮助大家进一步掌握逆变电源的相关知识。 逆变电源的算法主要有以下几种。 数字PID控制 PID控制是一种具有几十年应用经验的控制算法，控制算法简单，参数易于整定，设计过程中不过分依赖系统参数，可靠性高，是目前应用最广泛、最成熟的一种控制技术。它在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到了广泛的应用。将其数字化以后，它克服了模拟PID控制器的许多不足和缺点，可以方便调整PID参数，具有很大的灵活性和适应性。与其它控制方法相比，数字PID具有以下优点：
https://www.doczj.com/doc/8711892027.html,/ PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果。 PID控制在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参数的变化对控制效果影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性。 PID算法简单明了，便于单片机或DSP实现。 采用数字PID控制算法的局限性有两个方面。一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度；另一方面，采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。 状态反馈控制 状态反馈控制可以任意配置闭环控制系统的极点，实现了逆变电源控制系统极点的优化配置，有利于改善系统输出的动态品质，具有良好的瞬态响应和较低的谐波畸变率。但在建立逆变器的状态模型时将负载的动态特性考虑在内，因此状态反馈控制只能针对空载和已知的负载进行建模。由于状态反馈控制对系统模型参数的依赖性很强，使得系统的参数在发生变化时易导致稳态误差的出现和以及动态特性的改变。例如对于非线性的整流负载，其控制效果就不是很理想。
电力电子技术课程设计 班级 学号 姓名 电气工程及其自动化 二零一五年一月
目录 1 绪论 (2) 1.1 电力电子简介 (2) 1.2 课程设计的目的与要求 (2) 1.3 课程设计题目 (3) 1.4 仿真软件的使用 (3) 2 工作原理 (4) 2.1 逆变电路原理 (4) 2.1.1 电压型逆变电路 (4) 2.1.2 电流型逆变电路 (6) 2.2单相桥式PWM逆变电路的基本原理 (10) 2.2.1 单极调制法 (11) 2.2.2 双极调制法 (12) 3 电路的设计过程 (13) 3.1 逆变控制电路的设计 (13) 3.2 正弦波输出变压变频电源调制方式 (14) 3.2.1 正弦脉宽调制技术 (14) 3.2.2单极性调制方式 (15) 3.2.3 双极性调制方式 (15) 3.2.4 单极性倍频调制方式 (15) 3.3 3种调制方式下逆变器输出电压谐波分析 (16) 4 仿真实验与结果 (17) 4.1 单相桥式PWM逆变主电路原理图 (17) 4.2 仿真所得波形 (17) 5 仿真结果分析 (19) 6 心得体会 (20) 7 参考文献 (21)
1 绪论 1.1 电力电子简介 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外绝缘材料的缺陷也是一个问题。在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本次课程设计研究单相桥式PWM逆变电路，通过该电路实现逆变电源变压、变频输出。 1.2 课程设计的目的与要求 1. 进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性； 2. 进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理； 3. 掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方 法；
收稿日期:2003205219. 作者简介:赵 金(19672),男,副教授;武汉,华中科技大学控制科学与工程系(430074).基金项目:“十?五”海军武器装备预研项目. 逆变电源重复控制技术的研究 赵 金 延烨华 徐金榜 万淑芸 (华中科技大学控制科学与工程系) 摘要:针对逆变电源控制系统,提出了一种基于重复控制技术的控制方法.重复控制是一种基于内模原理的控制策略.在逆变电源带非线性负载时,它是对输出电压波形进行改善的一种有效手段.分析了重复控制的基本原理,讨论了系统的稳定性和收敛性,并给出了相应的证明.在此基础上,针对重复控制器各个部分,提出了详细的参数选择设计方案.仿真结果表明本方案正确、可行.关 键 词:逆变电源;重复控制;仿真 中图分类号:TM571 文献标识码:A 文章编号:167124512(2003)1220025204 输出电压谐波含量是逆变电源的一项重要指 标.当前研究的一个热点问题就是如何降低逆变电源带非线性负载时的波形失真,抑制谐波,提高电压品质.现有的方案试图通过提高系统的动态响应速度来抑制负载扰动[1～3],都取得了一定的效果.但这类方法存在的共同问题就是需要检测多个变量,硬件的成本高,给在实际产品中大量应用带来了一定的难度.本文着眼于系统的稳定性和收敛性,给出了参数选择的具体方法,并通过仿真证明其正确性. 1 重复控制原理 1.1 数学模型 重复控制所基于的内模原理指出:如果产生参考输入指令的模型包含在稳定的闭环系统内部,那么被控系统的输出可以无静差的跟踪该参考输入指令[4].重复控制的内模如图1所示,图中T d 为单位延迟时间,T 为基波周期,N 为每基波周期对输出信号的采样次数 . 图1 重复控制的内模 重复控制系统的结构框图如图2所示,其中虚线框内的结构即为重复控制器.当误差e 周期性地重复出现时,控制器的输出逐周期累加;当e 为零时,控制器维持并周期性地输出上周期的波形 . 图2 重复控制系统结构框图 图2中,r 为输入信号;e 为误差信号;y 为输出信号;r c 为重复控制器叠加于输入r 上的校正量;d 为扰动信号.各环节意义为:z -N 为周期延时正反馈环节,对误差进行逐周期地积分,N 为 每基波周期对输出信号的采样次数;辅助补偿器Q (z )是为了增强系统鲁棒性而设计的;超前环节z k 的作用是使控制器根据上一周期的误差信息在下一周期提前k 拍发出校正量,k 为超前步长;比例系数K r 最终确定校正量r c 的幅值;补偿器S (z )改造被控对象特性,保证系统稳定;P (z )是控制对象的传递函数. 由图2,利用叠加原理可推导出系统误差与输入和扰动的关系 e (z )= [1-P (z )][z N -Q (z )] z N -[Q (z )-z k K r S (z )P (z )] ?r (z )+ Q (z )-z N z N -[Q (z )-z k K r S (z )P (z )] d (z ).(1) 1.2 稳定性分析 由式(1),得系统的特征方程为 z N -[Q (z )-z k K r S (z )P (z )]=0, (2) 第31卷第12期 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) Vol.31 No.122003年 12月 J.Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Nature Science Edition ) Dec. 2003
第1章概述 任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整正弦波逆变电源是连续控制的线性正弦波逆变电源。这种传统正弦波逆变电源技术比较成熟,并且已有大量集成化的线性正弦波逆变电源模块,具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点、但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都不得和很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外,由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采用大功率调节器整管并装有体积很大的散热器,很难满足现代电子设备发展的要求。在近半个多世纪的发展过程中，正弦波逆变电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛的应用，正弦波逆变电源技术进入快速发展期。 正弦波逆变电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。它的功耗小，效率高，正弦波逆变电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器，此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此正弦波逆变电源具有重量轻、体积小等优点。另外，于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V±10%,而正弦波逆变电源在电网电压在110～260V范围变化时,都可获得稳定的输出阻抗电压。正弦波逆变电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使正弦波逆变电源装置空前的小型化,并使正弦波逆变电源进入更广泛的领域,特别是在高新技术领域的应用,扒动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外正弦波逆变电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具
单相逆变器的软件设计
摘要 随着电力电子技术的迅猛发展，逆变技术广泛应用于航空、航海等国防领域和电力系统，交通运输、邮电通信、工业控制等民用领域。特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。利用新能源的关键技术--逆变技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。理论联系实际，将书本上所学到的知识与实际设计结合起来，学习电力电子基本理论，掌握单相电压型逆变器的工作原理和SPWM原理，并进行详细的设计分析，掌握其控制方式及在电力系统中的重要作用。 关键词：逆变技术，单相电压型逆变器，SPWM原理
ABSTRACT With the rapid development of power electronics technology, the inverter technology is widely used in aviation, navigation and other fields of national defense and the electric power system, transportation, telecommunications, industrial control and other civilian areas. Especially with the oil, coal and natural gas and other major energy shortage, the development and utilization of new energy has been paid more and more attention. The key technology of new energy, inverter technology, the battery, DC can be converted into AC power grid connected power generation solar cell and fuel cell and other new energy conversion. Therefore, inverter technology plays a very important role in the field of new energy development and utilization. The theory with practice, apply on the books knowledge and practical design combine learning power electronics basic theory, master the working principle and the principle of SPWM single-phase voltage type inverter, and design a detailed analysis, palm Hold the control mode and the important role in the power system. Keywords: Inverter technology ，Single phase voltage source inverter ，SPWM principle
微网逆变器H∞重复控制 本文提出了一种微网并网逆变器的电压控制器设计方法。这种逆变器通常与小型供能单元结合使用。其输出电压控制器的设计基于H∞及重复控制技术。即使在带非线性负载或者电网波形畸变时，仍可以保证输出电压谐波畸變率很低。控制器含有一个无穷维内在模型，可以消除所有与电网电网同频或者高频大约超过1.5kHz的动态扰动。 标签：DC-AC功率转换器；H∞控制；微网；重复控制；THD；电压控制 许多与分布式系统或者与微网连接的负载都是非线性的，会产生畸变的谐波电流。最典型例子就是线性负载与晶闸管串联以及直流侧电容。同时，许多负载都是单相的，因此可能出现较大的零序和负序电流分量。由于对于谐波电流而言电网阻抗相对较高，因此其将在相邻的供电用户侧引起电压畸变。而允许发电单元逆变器控制微网电压将可以使其电能质量更好。假设一个外部的控制环，通过选择合适的参考电压并调节其相对于电网的幅值和相位，来调节微网和大电网间功率交换。通过电压控制器对参考电压的跟随来实现小的THD。控制器输出受到非正弦电流、负载电流变化、电网电压波动和畸变、直流侧电压的影响。 1 中线臂电路模型 图1电路由中线臂和三相逆变器组成，逆变器部分的结构可以是三电平或多电平等形式。中线臂包括两个开关管、两个参数尽可能一致的电容和一个电感。中线臂控制器为开关管S1和S2提供触发脉冲，控制目标。①为维持电容器组的中点电压接近实际直流侧电压的一半，可通过控制使电感电流iL等于中线电流iN（使电容器没有电流通过）来实现；②为抑制系统内部和外部扰动。 2 H-∞控制器设计 由于各种复杂因素的影响，控制系统本身存在不确定性，包括数学模型本身的不确定性和外界干扰的不确定性，经典控制理论利用充分大的幅值增益和相位裕度使反馈系统在较大震动时，仍能保持系统性能并有效抑制干扰，但其无法直接应用于MIMO系统，H∞控制理论作为现代鲁棒控制理论的重要方法，可以克服不确定性的影响，同时维持系统运行的稳定性。本文三相四线制微源逆变器中线电流抑制和中点稳定问题采用H-∞控制理论解决。 如图2所示，中线臂控制器的控制目标是维持中性点稳定，兼顾维持系统稳定性的同时使Vave尽可能的小。根据H∞控制理论标准控制框图和中线臂控制模型构造控制器。摄动为中线电流iN，V0为等效 本文研究了由中性臂和直流电容组成的中点平衡控制模型。采用这种模型的有点是可以对中线臂控制电路采用高频宽鲁棒控制，从而避免大电容的使用或消耗无功平衡。对中性臂的控制归结为一个H无穷控制问题。仿真和实验结果证
电气与电子信息工程学院计算机控制课程设计
单相半桥无源逆变电路设计设计题目：（专升本）班专业班级：电气工程及其自动化2010 学号： 2 勇姓名：朱 组人：严康孙希凯同黄松柏指导教师：南光群 2011/11/21 设计时间：2011/11/13～ 电力电子室设计地点：课程设计成绩评定表电力电子 学勇 2 姓名朱单相半桥无源逆变电路设计课程设计题 26 / 1
26 / 2 指导教师签字： 日20 12 月2011年 《电力电子课程设计》课程设计任务书 1学期2012 学年第～2011 2010电气工程及其自动化勇专业班级学生姓名：朱
专升本 工作部门：电气学院电气自动化教指导教师：南光群、黄松柏研室 一、课程设计题目： 单相桥式晶闸管整流电路设计1. 2. 三相半波晶闸管整流电路设计 3. 三相桥式晶闸管整流电路设计降压斩波电路设计 4. 升压斩波电路设计5. 单相半桥无源逆变电路设计6. 7. 单相桥式无源逆变电路设计单相交流调压电路设计8. 逆变器设计SPWM9. 三相桥式26 / 3 二、课程设计内容 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数； 3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。
注：详细要求和技术指标见附录。 三、进度安排 1．时间安排 ．执行要求2电力电子课程设计共9个选题，每组不得超过6人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。 四、基本要求 （1）参考毕业设计论文要求的格式书写，所有的内容一律打印；
太阳能光伏并网控制逆变器工作原理及控制方法摘要：太阳能光伏发电是21世纪最为热门的能源技术领域之一，是解决人类能源危机的重要手段之一，引起人们的广泛关注。本文介绍了太阳能光伏并网控制逆变器的工作过程，分析了太阳能控制器最大功率跟踪原理，太阳能光伏逆变器的并网原理及主要控制方式。 1 引言： 随着工业文明的不断发展，我们对于能源的需求越来越多。传统的化石能源已经不可能满足要求，为了避免面对能源枯竭的困境，寻找优质的替代能源成为人们关注的热点问题。可再生能源如水能、风能、太阳能、潮汐能以及生物质能等能源形式不断映入人们的眼帘。水利发电作为最早应用的可再生能源发电形式得到了广泛使用，但也有人就其的环境问题、安全问题提出过质疑，况且目前的水能开发程度较高，继续开发存在一定的困难。风能的利用近些年来也是热点问题，但风力发电存在稳定性不高、噪音大等缺点，大规模并网对电网会形成一定冲击，如何有效控制风能的开发和利用仍是学术界关注的热点。在剩下的可再生能源形式当中，太阳能发电技术是最有利用价值的能源形式之一。太阳能储量丰富，每秒钟太阳要向地球输送相当于210亿桶石油的能量，相当于全球一天消耗的能量。我国的太阳能资源也十分丰富，除了贵州高原部分地区外，中国大部分地域都是太阳能资源丰富地区，目前的太阳能利用率还不到1/1000。因此在我国大力开发太阳能潜力巨大。 太阳能的利用分为“光热”和“光伏”两种，其中光热式热水器在我
国应用广泛。光伏是将光能转化为电能的发电形式，起源于100多年前的“光生伏打现象”。太阳能的利用目前更多的是指光伏发电技术。光伏发电技术根据负载的不同分为离网型和并网型两种，早期的光伏发电技术受制于太阳能电池组件成本因素，主要以小功率离网型为主，满足边远地区无电网居民用电问题。随着光伏组件成本的下降，光伏发电的成本不断下降，预计到2013年安装成本可降至1.5美元/Wp，电价成本为6美分/(kWh)，光伏并网已经成为可能。并网型光伏系统逐步成为主流。本文主要介绍并网型光伏发电系统的系统组成和主要部件的工作原理。 2 并网型光伏系统结构 图1所示为并网型光伏系统的结构。并网型光伏系统包括两大主要部分：其一，太阳能电池组件。将太阳传送到地球上的光能转化成直流电能；其二，太阳能控制逆变器及并网成套设备，负责将电池板输出直流电能转为电网可接受的交流能量。根据功率的不同太阳能逆变器的输出形式可为单相或者三相；可带隔离变压器，也可不配隔离变压器。
单相光伏并网逆变器的研究
轮机工程学院
摘要 能源危机和环境问题的不断加剧，推动了清洁能源的发展进程。太阳能作为一种清洁无污染且可大规模开发利用的可再生能源，具有广阔应用前景。并且伴随“智能电网”理论的兴起，分布式电力系统正日益受到关注，光伏逆变系统作为分布式电力系统的一种重要形式，使得对该领域的研究具有重要的理论与现实意义。 论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上，探讨了光伏逆变系统的主要关键技术，对直接影响光伏逆变系统的工作效率以及工作状态的最大功率点跟踪控制、光伏逆变器控制等技术进行了详细研究。 为研究光伏逆变系统，本文建立了一套完整的光伏逆变系统模型，主要包括光伏电池模块，前级DCDC变换器，后级DCAC逆变器，以及相应的控制模块。为了提高系统模型的准确性及稳定性，论文设计了一种输出电压随温度光照改变的光伏电池模型，提出了一种基于Boost 升压变换器的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并且将正弦脉冲宽度调制技术（SPWM）应用于逆变器控制。最后在MatlabSimulink软件环境下搭建了光伏逆变系统的整体模型，完成系统性的实验验证。 经过仿真实验验证，所提出的光伏逆变系统设计方案正确可行，且输出达到了设计要求，为进一步实现并网功能提供了条件，具有较高的实用参考价值。 关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；光伏逆变系统；正弦脉冲调制技术
ABSTRACT With intensify of the energy crisis and environmental problems, the development of clean energy . The solar energy because of its friendly-environmental advantage and renewable property. With the proposition of the Smart Grid, Distributed Power System . As an important form of Distributed Power System, photovoltaic inverter system is the key of the research in this field. This paper discusses the key techniques of photovoltaic inverter system on the basis of analysis of development and research techniques such as maximum power point tracking (MPPT) which work efficiency and work condition and technology of PV inverter. In order to research PV inverter system, this paper builds an integral model, including PV battery model and DCDC converter and DCAC single phase inverter as well as corresponding control models. In order to improve the validity and the stability of the system, the paper
德州职业技术学院 毕业设计（论文） （2012届毕业生） 题目小功率单相逆变电源的设计制作 指导教师张洪宝 系部电子与新能源工程技术系 专业应用电子技术 班级09级应用电子技术 学号 200902050124 姓名张艳霞 2011年 9月 19 日至 2011年 11月 18日共 9 周
该设计主要应用电力电子电路技术和开关电源电路技术有关知识。涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，充分运用芯片KA7500B的固定频率脉冲宽度调制电路及场效应管（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点而组合设计的电路。该逆变电源的主要组成部分为：DC/DC电路、输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路、DC/AC变换电路、振荡电路、全桥电路。 在工作时的持续输出功率为150W，具有工作正常指示灯、输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。该电源的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。 关键词：过热保护；过压保护；集成电路；振荡频率；脉宽调制
The main application of power electronic circuit design technology and switching power supply circuit technology knowledge. Involves analog integrated circuits, power supply integrated circuits, DC circuit, the switching regulator circuit theory, make full use of the chip KA7500B fixed frequency pulse width modulation circuit and FET (N-channel enhancement mode MOSFET) switching speed, no second breakdown, thermal stability, good benefits and the modular design of the circuit. The inverter main components: DC / DC circuit, input over-voltageprotection circuit, output over-voltage protection circuit, overheat protection circuit, DC / AC conversion circuit, oscillation circuit, full-bridge circuit. In the work of continuous output power of 150W, with a normal light work, output overvoltage protection, input over-voltage protection and thermal overload protection. The power of the relatively low manufacturing cost, practical, and a variety of portable electronic devices can be used as a common power supply. Keywords: thermal protection; over-voltage protection; integrated circuits; oscillation frequency; pulse width modulation
逆变电源并联均流的PI控制和重复控制结合的 复合控制方法研究 董杰荣雅君 可有效地抑制非线性负载所引起的扰动，减小输出电压畸变 在复合控制下，逆变电源输出电压能很快达到稳态，具有良好的动态特性。 AC 图1 PI控制与重复控制复合控制框图 t/ms （0.02s/格） u / V ( / 格 ) 1 V 图2 重复控制时输出电压与电流波形(带非线性负载) 0.1ms/格 1 V / 格 图3复合控制后输出电压波形(带非线性负载)
逆变电源并联均流的电压与电流瞬时值反馈控制方案 董杰 荣雅君 根据电压与电流的瞬时值进行控制 减小输出电压畸变，保证波形质量 U 图5 电路原理图 图6 双闭环控制波形 基于模糊聚类分析的逆变电源并网运行的孤岛检测
及保护判据研究 荣雅君 殷桂梁 一、孤岛的特点及其检测 1．电压和频率 逆变电源并网运行时，逆变电源向a 点提供的功率为 jQ P +；负载得到功率为Load Load jQ P +，则电网提供的功率为 P P P Load -=? Q Q Q Load -=? 如果逆变电源工作在单位功率因数，则有0=Q ， Load Q Q =?。孤岛形成前瞬间，如果0=?P ，a V 幅值将发生 变化；如果0≠?Q ，负载电压出现一个突然的相位漂移，逆 图1 逆变电源并网运行示意图 变电源控制系统能改变输出电流的频率，即a V 的频率，直到 0=?Q (达到负载的谐振频率)。 2．电压相位突变 电流源型逆变电源，电网断开后，a V 不再被系统电压所固定，而逆变电源输出电流i 是固定的，它一直跟随逆变电源内部的PLL 提供的波形。i 和a V 仅仅在a V 的过零点发生同步，在过零点之间，逆变电源工作在开环状态。因此，逆变电源输出电流突变为参考相。由于频率没有发生变化，负载的相位与系 统断开前相同，因此a V 必然要跳变到新的相位(如图 2所示)。在a V 的下一个过零点，“新”电压和逆变电 图2 相位突变 源输出电流之间存在相位差。 3．电压谐波 电网断开后，逆变电源产生的谐波电流将会流入负载，负载阻抗通常要比系统阻抗大得多，谐波电流与负载阻抗相乘，a V 将产生更大的谐波[5]。逆变电源通过检测电压谐波或谐波的变化来判断是否处于孤岛状态。 二、基于模糊聚类分析的保护方法 1． 模糊聚类分析 设论域}{21n x x x U ，， ， =为被分类的对象，每一对象由m 个特性指标表示其性质，}{21im i i i x x x x ，，， =，n i ，，， 21=。 则n 个样本的特性指标矩阵为： ????? ? ??????=nm n n m m x x x x x x x x x X 2 1 2222111211
2008级应用电子技术 毕业设计报告 设计题目单相电压型全桥逆变电路设计姓名及 学号 学院 专业应用电子技术 班级2008级3班 指导教师老师 2011年05月1日
题目：单相电压型全桥逆变电路设计
目录 第一章绪论 1.1整流技术的发展概况 (4) 第二章设计方案及其原理 2.1电压型逆变器的原理图 (5) 2.2电压型单相全桥逆变电路 (6) 第三章仿真概念及其原理简述 3.1 系统仿真概述 (6) 3.2 整流电路的概述 (8) 3.3 有源逆变的概述 (8) 3.4逆变失败原因及消除方法 (9) 第四章参数计算 4.1实验电路原理及结果图 (10) 第五章心得与总结 (14) 参考文献 (15)
第一章绪论 1.1整流技术的发展概况 正电路广泛应用于工业中。整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。 目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。
基于重复控制的全数字单相逆变电源研究 姜洪训 (四川机电职业技术学院，四川攀枝花617000) 摘要：本文建立了PWM逆变器的数学模型。介绍了重复控制理论，为了改善逆变器波形质量，提出了一 种基于改进型重复控制的单相逆变器系统的设计。采用DSP实现了数字闭环控制方案，设计了系统硬件和 软件，并进行了实验。实验结果证明带重复补偿的逆变系统波形质量好，精度高，输出电压波形畸变率小； 该控制系统既有较好的稳态性能，又有较快的响应速度。 关键词：逆变器重复控制数字控制DSP 中图分类号：TM464 文献标示码：A 文章编号：1003-4862 (2011)01-0001-05 Research on Full-Digital Single Phase Inverter Based on Repetitive Control Jiang Hongxun （Sichuan Electromechanical Institute of Vocation and Technology, Panzhihua 617000, Sichuan, China） Abstract: This paper establishes a mathematical model of PWM inverter and introduces repetitive control theory. In order to improve the quality of inverter waveform, a modified repetitive control system based on single-phase inverter is proposed. Using DSP, it realizes digital closed-loop control, and designs system’s hardware and software experiments. Experimental results show that the inverter system with a repeat compensation has good waveform quality, high precision and. low distortion output voltage waveform. The control system has both good static performance and fast response. Key words: inverter, repetitive control, digital control, DSP 1 引言 SPWM逆变器是目前应用最广泛的一种逆变器，作为一种高性能的逆变器，除了要求它满足体积小、重量轻和电磁兼容性好等基本指标外，还必须具备输出高质量电压波形的能力、且有足够的输出功率和高稳定性[1]。为此近年来人们对其提出了多种控制方法以改善其输出波形的质量，如PID控制、重复控制、双环反馈控制、三环控制、、无差拍控制等，其中应用最多的是电压电流双环控制方案和重复控制方案。双环控制具有控制器设计简单，输出电压波形失真小、动态响应快等优点，但这种双闭环控制方案采用PI 调节，它跟踪快速变化的正弦波时无法消除静态误差。而重复控制是基于内模原理的一种新型的控制策略，它对周期性外激信号的跟踪和抑制具有良好的稳态输出特性，鲁棒性好。本文建立了单相逆变器的数学模型，并对开环逆变器进行了分析，分析了双环控制的特点，提出了一种双环控制与重复控制相结合的控制方案，最后以TMS320LF2407为主控芯片搭建了一台50 Hz单相逆变器实验系统，并进行了实验，给出了实验结果，证明了所建立模型的正确性。 2 单相全桥逆变器的数学模型 单相逆变器主电路如图1所示[2]，图中T1、T2、T3、T4是功率开关管，滤波电感L与滤波电容C构成低通滤波器，R r为考虑滤波电感L的等效串联电阻、死区效应、开关管导通压降、线路电阻等逆变器中各种阻尼因素的综合等效电阻。 收稿日期: 2010-09-01 作者简介：姜洪训（1967—），男，讲师，专业方向：电 气自动化。 1