逆变电源数字化控制技术研究Y

智能电网中的逆变器控制技术研究随着电力系统技术的不断进步，智能电网已经成为人们口中的常识。

智能电网具有出色的传输，储存和分配能源的能力，大大提高了电力系统的安全和普及率，使得人类使用电力变得更为方便和安全，但智能电网的实现需要许多先进的技术，其中之一就是逆变器控制技术。

逆变器是智能电网中不可或缺的一部分，它可以将直流电转换为交流电，并具有出色的反向功能。

逆变器控制技术在智能电网中起着非常重要的作用，它能够实现电能传输的控制和调节。

同时，在智能电网中，逆变器还有其他很多的功能，如防电弧故障保护和降低电压波动等。

逆变器控制技术的目标是实现电能传输的控制和调节。

传统的逆变器控制技术最大的问题是交流输出的波形质量不高，然后影响电能质量。

随着科学技术的不断发展，在逆变器控制技术中实现电能传输的控制和调节已经成为可能。

在智能电网中，逆变器控制技术的目标是实现电能传输的控制和调节。

为了提高电能质量，先进的逆变器控制技术也不断应运而生。

其中，最常见的逆变器控制技术是PWM逆变技术。

PWM逆变技术能够精确地控制逆变器的输出波形，从而使得逆变器可以提供更加稳定和高质量的电流输出，大大提高了智能电网的运行效率和能源利用率。

PWM逆变技术的原理是通过调整PWM波的占空比来控制逆变器的输出，从而控制逆变器的输出波形。

除此之外，近年来，基于神经网络的逆变器控制技术也成为了热点。

神经网络的学习能力和自适应能力使得它可以更加准确地预测逆变器的输出波形，从而使得电能传输更为精准和高效。

总之，逆变器控制技术是智能电网中非常重要的一部分，它可以提高电能的传输和分配质量，使得电力系统更加安全和高效。

未来，逆变器控制技术还将继续不断创新和发展，为智能电网的建设和运行贡献更多的力量。

电力系统中的智能逆变器控制技术研究随着电力系统的发展和智能化的推进，智能逆变器控制技术在电力系统中的应用越来越广泛。

智能逆变器控制技术是指通过使用先进的控制算法和技术，实现对逆变器的智能化控制，以提高逆变器的性能和效率。

智能逆变器控制技术主要包括如下几个方面的研究内容。

首先是逆变器的调制技术研究。

逆变器的调制是指通过调节逆变器的开关状态和时序，将直流电源转换为交流电源。

传统的逆变器调制技术主要有PWM调制和多级逆变器调制。

而智能逆变器控制技术则致力于研究更优化的调制算法，以提高逆变器的输出质量和效率。

如基于模型预测控制的调制技术可以根据系统的动态响应情况对逆变器的开关状态进行优化调节，进而提高逆变器的快速响应能力和效率。

其次是逆变器的功率控制技术研究。

逆变器的功率控制是指通过控制逆变器的输出功率来满足电力系统的需求。

传统的逆变器功率控制技术主要有恒功率、恒流和恒压控制等方法。

而智能逆变器控制技术则致力于研究更智能化的功率控制算法，以提高逆变器的稳定性和电能质量。

如基于模糊控制的功率控制技术可以根据电力系统的需求和逆变器的工作状态实时调整逆变器的输出功率，进而提高逆变器的响应速度和稳定性。

再次是逆变器的故障检测和故障处理技术研究。

逆变器在运行过程中可能会出现各种故障，如电压过高、温度过高、短路等问题。

智能逆变器控制技术研究如何通过先进的故障检测和故障处理算法来及时发现和处理这些故障，保证逆变器的安全运行。

如基于决策树的故障检测和故障处理技术可以通过分析逆变器的工作状态和运行数据来判断是否发生故障，并根据判断结果采取相应的故障处理措施。

最后是逆变器的通信和监控技术研究。

智能逆变器通常需要与电力系统中其他设备进行通信和监控。

智能逆变器控制技术研究如何通过先进的通信和监控技术来实现逆变器与其他设备的数据交换和信息传递，实现电力系统的智能化管理。

如基于无线传感器网络的逆变器监控技术可以通过将逆变器与无线传感器网络相连，实时收集逆变器的工作数据并将其传输给监控中心，从而可以实时监测逆变器的工作状态和性能。

微网逆变电源控制技术的研究的开题报告一、选题背景微型电网是指由多个小型分布式电源组成的电力系统，可以通过智能化控制实现可靠供电、节能减排等优点。

随着社会经济的发展，人们对清洁能源的需求越来越大，微型电网的发展也得到了广泛关注。

微网逆变电源是微型电网的核心设备之一，主要负责将微型电网中的直流电能转化为交流电能供电。

如何控制微网逆变电源的输出能力、保证微网的供电质量和稳定性，是微型电网建设中亟待解决的技术问题。

二、研究目的和意义本研究旨在研究微网逆变电源的控制技术，实现对微型电网的有效控制和优化。

具体包括以下目标：1.分析微网逆变电源的性能特点，了解微网逆变电源的输出能力、效率和控制方式等。

2.研究微网逆变电源的系统控制方法，包括控制算法、控制模型和控制器设计等。

3.基于Simulink等仿真工具，建立微网逆变电源的仿真模型，并通过仿真实验验证该控制系统的可行性和有效性。

4.根据仿真实验，总结微网逆变电源的优化方法，提出改进控制策略和电路结构设计思路，为微型电网的建设和应用提供理论依据。

三、研究内容本研究主要涉及以下内容：1.微型电网和微网逆变电源基础知识的研究，包括微网的概念、特点、结构和应用现状，以及微网逆变电源的电路结构、工作原理和性能参数等。

2.微网逆变电源的控制方法研究，包括传统控制方法和新型控制方法，如MPPT控制、基于能量存储控制和基于模型的预测控制等。

3.建立微网逆变电源的控制系统仿真模型，使用Simulink等仿真软件进行仿真实验，验证控制系统的稳定性和性能。

4.分析仿真实验结果，总结微网逆变电源的优化方法，提出改进控制策略和电路结构设计思路，为微型电网的建设和应用提供理论依据。

四、研究方法和技术路线研究方法主要包括文献研究、理论分析和仿真实验。

具体技术路线如下：1.了解微型电网和微网逆变电源基础知识，收集和分析相关文献资料。

2.对微网逆变电源的性能特点和控制方法进行理论分析和研究。

分类号学号2003611310071 学校代码10487 密级硕士学位论文三相逆变电源数字控制技术研究A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the RequirementsFor the Degree of Master of EngineeringResearch on Digital Control Technique forThree-Phase InvertersCandidate:Fu JieMajor:Power Electronics and Electric DriveSupervisor:Associate Prof. Peng LiHuazhong University of Science and TechnologyWuhan, Hubei P.R. China 430074April, 2006独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

保密□，在____年解密后适用本授权书。

本论文属于不保密□。

（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要三相逆变器作为交流供电电源的主要部分，在办公自动化、医药、通讯及国防等各个方面发挥着极其重要的作用。

电子信息科技风2016年12月上D01：10.19392/ki.l671-7341.201623060逆变电源数字化控制技术的相关探讨贾佳中国人民解放军69066部队新疆乌鲁木齐830042摘要:近年来，随着科学技术的不断发展，电源的控制及时也得到了快速的发展，逆变电源数字化控制技术是现代电源控制技术发展的方向，传统的逆变电源采用的是模拟控制与数字相结合的控制系统，存在多缺点，而逆变电源数字化控制可以把电源送来的交流交流变化成替他形式 的交流电，可以有效弥补传统电源控制的缺点，因此本文对逆变电源数字化控制技术进行了分析，对逆变电源数字控制有一定的借鉴意义。

在一定 程度上促进了逆变电源数字化控制技术的发展。

关键词：逆变电源；数字化控制;探讨随着逆变电源的应用范围的不断扩大，提高了相关的控制技术，新理论不断出现。

传统的逆变电源控制虽然已经发展了很多年，但仍 然存在一定的缺陷，如系统不稳定、效率低等缺点，而逆变电源数字化 控制具有通用性强、抗干扰能力强、控制规律灵活的特点，成为了研究 的热点。

一、逆变电源技术的现状及发展趋势逆变电源技术出现于二十世纪六十年代，是电子技术的重要的组 成的部分，应用已电子开关器件，实现功率的变换，有效模拟和数字电 子技术，是一种使用的技术，可以把质量差的电能转换为质量好的电 能，满足负载对电压和功率的要求。

传统的逆变电源主要是采用模拟控 制的系统，这种控制在系统比早期的逆变电源控制有了很大的进步，积 累了一定的设计经验，虽然对而到了一定的发展，但还是存在一些问 题，具有成本高、系统的稳定性底、升级换代比较困难，控制效率系统的 一致性比较差，如果出现故障很难恢复。

近年来，随着科学技术的发展，对逆变电源的要求也越来越高，设 计高能性能逆变电源数字化控制成为了发展的趋势，对输入的功率要 求比较高，使输出的电阻较低，具有反应能力高，的特点，有效提高了逆 变电源的稳定性和工作效率，是逆变电组更加科学、可靠，提高了逆变 电组的智能化，降低了电磁对于逆变电源的干扰，从而完善了相关的网 络系统，实现有效的数字化控制。

三相逆变器数字化波形控制技术研究1数字化波形控制技术类型早期逆变器都采用模拟器件控制，模拟控制的特性往往受到电路参数漂移的影响，此外一些先进的控制方法无法用模拟电路实现。

近年来，随着专用集成电路（ASCI）现场可编程器件（FPGA））及数字信号处理器（DSP）技术的发展，逆变器的控制逐渐向数字化方向发展，逆变器实现数字化，各种各样的离散控制方法成为研究的热点，如无差拍控制、重复控制、离散滑模控制及人工神经网络控制等。

目前，适用于逆变器的输出电压波形控制技术主要包括电压瞬时值PID反馈控制、电压电流双反馈控制、无差拍控制、重复控制、滑模控制及基于遗产算法优化的模拟重复控制等智能控制技术，在本次设计中采用电压电流双闭环反馈控制方式。

2控制原理从状态空间角度看，但闭环控制系统性能不佳的原因是只有单纯的输出反馈，没有充分利用系统的状态信息，如果将输出反馈改为状态反馈可以改善控制效果。

状态反馈波形控制系统需要多个状态变量反馈，但并不构成分立的多环系统，而是在状态空间上通过合理选择反馈增益矩阵来改变对象动力特性，以实现动力学特性，以实现不同的控制效果采用状态反馈可以任意配置闭环系统的极点，从而改善系统的动态特性和稳定性，这是状态反馈控制的最大优点。

状态反馈系数的确定大致有两种方法：一是根据系统要求给出期望闭环极点，推算状态反馈增益矩阵；二是应用最优控制原理，是系统的阶跃响应接近理想输出，据此确定状态反馈增益。

许多文献中往往将状态反馈改善逆变器空载阻尼比小、动态特性差的不足，与外环共同实施对逆变器的波形校正。

采用状态反馈控制时，如果对负载扰动不采取有针对性的措施，则会导致稳态变差和动态特性的改变。

改善电压源逆变器的动态特性的方法之一就是采用电流控制策略。

在这种控制策略中，滤波电容的电流作为一个反馈量引入到控制系统中，保证滤波电容电流时谐波含量小的正弦波，达到改善输出波形质量的目的。

同时，电压瞬时环与电流环配合使用，从而达到调节输出电压和补偿电流环特性的目的。

逆变电源数字化控制研究作者：黄应春来源：《工业设计》2015年第12期摘要：现代科技的快速发展，各个行业也对逆变电源的性能有了更加严格的要求，一种性能较优的逆变电源的电压输出波形应具有三个方面的良好性能：输出电压的稳态精度高、动态性能好且对负载适应能力强。

采用数字控制的逆变电源能够实现先进、智能的控制算法来提升电源的性能，所以逆变电源的数字化控制是现在逆变电源主要的发展方向。

文章主要对逆变电源的数字化控制进行了研究和设计。

首先说明了各种数字控制方法的优缺点，了解到融合各种控制方法的优点构建的复合控制器是逆变电源数字化控制发展的方向。

下一步本文对逆变电源进行了探究，从分析逆变电源输出的特性的开始，然后逐步深入到对重复控制器和模糊控制器的控制原理和设计方法的研究，并采用将重复控制和模糊自整定PI控制相融合的方式提出了复合控制方案，此方案包含的重复控制能够实现提高系统的稳态精度，并且自整定PI控制能使系统的动态响应得到改善。

文章的最后采用TMS32OF2812DSP为系统的控制核心对逆变电源控制系统进行了软硬件的设计。

关键词：逆变电源；数字化；重复控制；模糊控制以往的逆变电源只是要求其能够实现输出的稳定不断电、实现稳压及稳频功能，但现在的逆变电源还要求实现对环境无污染，此外，伴随着网络技术的飞速进步，现在对逆变电源的网络功能也又了更为苛刻的要求。

设计并实现高性能的逆变电源是现在电源技术的发展方向，现在对逆变电源设计时应能够实现：输入的功率因数较高，系统的输入阻抗低，响应迅速，系统稳态精度高，且具有较高的稳定性和较高的可靠性，逆变电源还需能够抵抗电磁干扰，具有较高的智能化，有一定的网络功能和能够实现数字化控制。

传统的逆变电源的控制方式通常采用模拟控制或者将模拟控制与数字控制相融合，传统逆变电源的控制结构相对较成熟，同时也具有较多相关设计的经验，但是传统的逆变电源也存在很多不易克服的缺点，传统的逆变电源使用的原件多且复杂直接造成系统的成本高、系统稳定性不高、调试维护较困难等缺点。

高性能并网逆变器数字控制技术研究王宝诚,郭小强,邬伟扬(燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004摘要:研制了一台高性能数字化并网逆变器实验样机。

在理论分析的基础上.建立了逆变器线性控制模型,并从线性系统叠加定理和频域分析角度提出实现零稳态误差正弦电流控制的条件。

为了避免频率波动对控制器性能的影响,采用带通滤波器式(BPFM控制器对并网逆变器输出电流进行控制,克服了传统PI控制器对正弦信号跟踪出现幅值误差和相位误差较大的问题。

并网逆变器数字化控制采用TM ￥320LF2407DSP。

实验结果表明,设计的并网逆变器数字控制具有控制精度高、输出电流谐波失真小等优点。

关键词:并网逆变器;数字控制;稳态误差;叠加定理;频域分析中图分类号:TM464文献标识码:A文章编号:1006—6047(200809—00149一030引言随着煤炭、石油等传统能源的日益枯竭,太阳能、风能等可再生能源的利用和开发成为研究热点。

并网逆变器是可再生能源并网发电中的关键设备[川.因此。

研究、开发高性能的并网逆变器具有重要的现实意义。

逆变器并网运行时,由于电网容量远大于逆变器的容量,网络中的电压和频率受电网控制,因此.并网逆变器常采用电流控制。

电流控制主要分为间接电流控制和直接电流控制2类。

由于间接电流控制具有动态响应慢、对系统参数变化敏感等缺点.这里采用直接电流控制。

文中首先建立了并网逆变器线性控制模型.在此基础上分析了传统PI控制的不足[2-3].并提出了实现零稳态误差正弦电流控制的条件。

然后采用带通滤波器式BPFM(Band.Pass Filter Mode控制器对并网逆变器输出电流进行控制,实现了高性能逆变器并网运行。

1并网逆变器控制原理1.1系统原理并网逆变器拓扑及控制原理图如图l所示。

系统直流侧电压由可再生能源装置提供,逆变器通过隔离变压器和电网并接,对并网逆变器滤波电感进行直接电流控制,使其输出电流为与电网电压同频同相的正弦波,从而实现逆变器单位功率因数并网运行…J。

基于DSP的逆变电源数字控制技术的研究的开题报告一、选题背景随着现代工业的快速发展，电源技术得到了越来越广泛的应用。

传统的逆变电源通常采用模拟控制，其缺点是控制性能难以保证，系统稳定性差，而且难以适应不同的负载特性。

而随着数字信号处理技术的发展，可以采用数字控制技术实现逆变电源的控制，从而提高系统的精度、稳定性和适应性。

二、研究目的和内容本研究旨在开发一种基于DSP的逆变电源数字控制技术，通过数字信号处理技术实现逆变电源的控制，以提高系统的精度、稳定性和适应性。

具体内容包括：1. 探究基于DSP的逆变电源数字控制技术的原理和实现方式；2. 开展系统设计和仿真，验证数字控制技术的有效性和优越性；3. 搭建实验平台，实现基于DSP的逆变电源数字控制技术的实际应用。

三、研究意义基于DSP的逆变电源数字控制技术可以提高逆变电源的控制精度和稳定性，适应不同的负载特性，使逆变电源应用于更加广泛的领域。

此外，研究结果还可以为电力电子行业的数字控制技术的研究提供参考。

四、研究方法本研究采用以下方法：1. 文献资料法：对逆变电源数字控制技术的现状和发展进行调查和分析；2. 理论研究法：探究逆变电源数字控制技术的原理和实现方式；3. 仿真实验法：使用Simulink等仿真工具，建立逆变电源数字控制模型，验证数字控制技术的有效性和优越性；4. 实验研究法：搭建基于DSP的逆变电源数字控制实验平台，实现数字控制技术的实际应用。

五、进度安排1. 2021年5月-6月：调查文献资料，研究逆变电源数字控制技术的现状和发展；2. 2021年7月-8月：探究逆变电源数字控制技术的原理和实现方式；3. 2021年9月-10月：建立逆变电源数字控制模型，使用Simulink等仿真工具验证数字控制技术的有效性和优越性；4. 2021年11月-2022年2月：搭建基于DSP的逆变电源数字控制实验平台，实现数字控制技术的实际应用；5. 2022年3月-4月：撰写论文并完成答辩。

基于CPS-PWM的多电平逆变器数字化控制技术研究基于CPS-PWM的多电平逆变器数字化控制技术研究摘要：随着能源问题日益突出，电力系统的数字化控制技术日益受到重视。

多电平逆变器作为电力系统中的重要组成部分，其数字化控制技术的研究对于提高电力系统的效率和可靠性具有重要意义。

本文在CPS-PWM控制策略的基础上，针对多电平逆变器的数字化控制技术进行了深入研究，实现了逆变器的高效能运行。

关键词：CPS-PWM；多电平逆变器；数字化控制；效率；可靠性1 引言随着电力系统的快速发展，对能源效率和可靠性的要求越来越高。

多电平逆变器作为电力系统中的重要组成部分之一，其数字化控制技术的研究对于提高电力系统的效率和可靠性至关重要。

CPS-PWM是一种新型的控制策略，通过在逆变器输出端引入多个电平，使得电力系统工作在低开关频率下，大大提高了系统的能效。

2 CPS-PWM控制策略CPS-PWM控制策略是一种基于逆变器输出电流的控制方法。

通过将逆变器的输出电流控制在两个电平之间变化，实现了低开关频率下的工作。

具体来说，CPS-PWM控制策略通过在逆变器输出电容电压的中点进行采样，根据采样值调整逆变器输出电流，实现电流的精确控制。

在实际应用中，CPS-PWM控制策略不仅能够提高逆变器的能效，还能够减小电磁干扰。

3 多电平逆变器数字化控制技术多电平逆变器是一种能够实现多级输出的逆变器，其通过在输出端引入多个电平，使得输出波形更加接近理想波形。

多电平逆变器的数字化控制技术主要包括两个方面：开关控制和PWM 调制。

3.1 开关控制在多电平逆变器的开关控制中，采用了基于CPS-PWM的开关控制策略。

具体来说，根据逆变器输出电容电压的中点电压值，通过调整开关的状态来控制逆变器输出电流。

由于CPS-PWM控制策略能够有效减小逆变器的开关频率，从而降低了损耗，提高了系统的能效。

3.2 PWM调制在多电平逆变器的PWM调制中，通过调整PWM载波信号的占空比，实现了对逆变器输出电流的精确控制。

单相正弦逆变电源数字控制算法设计与实现-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容可以描述研究的背景和意义，以及单相正弦逆变电源的基本原理和应用领域。

概述部分示例：1.1 概述随着电子技术的快速发展，电源的稳定性和高效性成为现代电子设备设计中关注的重要问题。

单相正弦逆变电源作为一种常见的电能转换装置，可将直流电能转化为交流电能，广泛应用于各个领域，如家庭电器、工业控制以及可再生能源等领域。

本文旨在研究和实现一种数字控制算法，用于设计单相正弦逆变电源。

通过数字控制算法，可以实现对电源输出电压和频率的精确控制，提高电源的稳定性和响应速度。

单相正弦逆变电源的基本原理是将直流电源经过整流、滤波和逆变等过程，转化为符合正弦波形的交流电。

传统的模拟控制方法存在调节精度低、灵活性差等问题，而数字控制算法能够提供更高的精确性和可调节性。

本文将重点研究逆变控制算法，以实现对电源输出波形、频率和电压的数字化控制。

该研究将对电源稳定性和性能优化具有重要意义。

通过数字控制算法的设计与实现，可以提高电源系统的工作效率和稳定性，降低能量损耗和电磁干扰，并提高电源适应各种工况的能力。

综上所述，本文将针对单相正弦逆变电源的数字控制算法进行研究与实现，旨在提高电源的稳定性和性能，推动电源技术的发展。

1.2 文章结构本文主要介绍了单相正弦逆变电源数字控制算法的设计与实现。

文章分为以下几个部分：第一部分是引言，主要包括概述、文章结构和目的。

在引言部分，我们将简要介绍单相正弦逆变电源的背景和意义，概述本文的主要内容，并明确阐述文章的目的和意义。

第二部分是正文，分为两个小节。

第一个小节是单相正弦逆变电源的概述，将介绍该电源的工作原理、组成结构和应用领域等基本信息。

第二个小节是数字控制算法的设计，将详细讲解基于数字控制的逆变电源的算法设计和实现过程，包括控制策略的选择、参数优化以及实验验证等内容。

第三部分是结论，包括实现效果评估和结果分析与展望两个小节。

逆变电源的数字控制技术的分析逆变电源运用先进的功率电子器件和高频逆变技术,使传统的工频整流电源的材料减少80%~90%,节能20%~30%,动态反映速度提高2~3个数量级的同时,朝高频化、轻量化、模块化、智能化和大容量化方向发展,为此,本文详细分析逆变电源数字控制技术的现状及其发展趋势,介绍逆变电源数字化控制的几种控制策略.1 逆变电源数字控制技术的发展1.1 高性能逆变电源与数字控制技术随着网络技术的发展,对逆变电源的网络功能提出了更高的要求,高性能的逆变电源必须满足:高输入功率因数,低输出阻抗;暂态响应快速,稳态精度高;稳定性高,效率高,可靠性高;电磁干扰低;网络功能完善.要实现这些功能,离不开数字控制技术.1.2 传统逆变电源控制技术1.2.1 传统逆变电源控制技术的缺点传统的逆变电源多为模拟控制或者模拟与数字相结合的控制系统.虽然模拟控制技术已经非常成熟,但其存在很多固有的缺点:控制电路的元器件比较多,电路复杂,所占的体积较大;灵活性不够,硬件电路设计好了,控制策略就无法改变;调试不方便,由于所采用器件特性的差异,致使电源一致性差,且模拟器件的工作点的漂移,导致系统参数的漂移.模拟方式很难实现逆变电源的并联,所以逆变电源数字化控制是发展的趋势,是现代逆变电源研究的一个热点.1.2.2 传统逆变电源控制技术的改进以前为了改善系统的控制性能,通过模拟、数字(A/D)转换器,将微处理器与系统相连,在微处理器中实现数字控制算法,然后通过输入、输出口或脉宽调制口(pulse width modulation, PWM)发出开关控制信号.微处理器还能将采集的功率变换装置工作数据,显示或传送至计算机保存.一些控制中所用到的参考值可以存储在微处理器的存储器中,并对电路进行实时监控.微处理器的使用在很大程度上提高了电路系统的性能,但由于微处理器运算速度的限制,在许多情况下,这种微处理器辅助的电路控制系统仍旧要用到运算放大器等模拟控制元件.近年来随着大规模集成电路、现代可编程逻辑器件及数字信号处理器(digital signal processor,SP)技术的发展,使逆变电源的全数字控制成为现实.SP能够实时地读取逆变电源的输出,并实时地计算出PWM输出值,使得一些先进的控制策略应用于逆变电源控制成为可能,从而可对非线性负载动态变化时产生的谐波进行动态补偿,将输出谐波达到可以接受的水平.2 逆变电源数字化控制技术的现状2.1 逆变电源控制技术数字化、智能化、网络化随着电机控制专用SP的出现及其控制理论的普遍发展,逆变电源控制技术朝着全数字化、智能化及网络化的方向发展,逆变电源的数字控制技术发生了一次大飞跃.逆变电源数字化控制的优点在于各种控制策略硬件电路基本是一致的,要实现各种控制策略,无需变动硬件电路,只需修改软件即可,大大缩短了开发周期,而且可以应用一些新型的复杂控制策略,各电源之间的一致性很好,这样为逆变电源的进一步发展提供了基础,而且易组成可靠性高的大规模逆变电源并联运行系统.2.2 逆变电源数字化发展存在的难点数字化是逆变电源发展的主要方向,但还是需要解决以下一些难题:a) 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.b) 逆变电源输出滤波器对系统的模型影响很大,输入电压的波动幅值和负载的性质,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.c) 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,所以现在逆变电源的数字化控制引起了广泛的关注.3 逆变电源数字化控制技术逆变电源数字控制方法成为当今电源研究领域的一个热点,与数字化相对应,各种各样的离散控制方法也纷纷涌现,包括数字比例-积分-微分(PI)调节器控制、无差拍控制、数字滑变结构控制、模糊控制以及各种神经网络控制等,从而有力地推动逆变电源控制技术的发展.3.1 数字PI控制数字PI控制以参数简单、易整定等特点得到了广泛应用.逆变器采用模拟数字PI控制时,如果只是输出电压的瞬时值反馈,其动态性能和非线性负载时的性能不会令人满意;如果是输出滤波电感或输出滤波电容的电流瞬时值引入反馈,其性能将得到较大改进,然而,庞大的模拟控制电路使控制系统的可靠性下降,调试复杂,不易于整定.数字信号处理芯片的出现使这个问题得以迅速解决,如今各种补偿措施及控制方式可以很方便地应用于逆变电源的数字PI控制中,控制器参数修改方便,调试简单.但是,数字PI控制算法应用到逆变电源的控制中,不可避免地产生了一些局限性:一方面是系统的采样量化误差,降低了算法的分辨率,使得PI 调节器的精度变差;另一方面,采样和计算延时使被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统,造成PI控制器设计困难,稳定性减小,随着高速SP及高速A/的发展,数字PI控制技术在逆变电源的控制中会有进一步的应用.3.2 滑模变结构控制滑模变结构控制(sliding mode variable structure control,SVSC)最显著的特点是对参数变化和外部扰动不敏感,即鲁棒性强,加上其固有的开关特性,因此非常适用于闭环反馈控制的电能变换器.基于微处理器的离散滑模控制使逆变器输出波形有较好的暂态响应,但系统的稳态性能不是很理想.具有前馈控制的离散滑模控制系统,暂态性能和稳态精度得到提高(见图1),但如果系统过载时,滑模控制器的负担将变得非常重.自矫正离散滑模控制可以解决这个问题.图1 具有前馈控制的离散滑模控制系统逆变器的控制器由参数自适应的线性前馈控制器和非线性滑模控制器组成(见图2),滑模控制器仅在负载导致输出电压变化时产生控制力,稳态的控制力主要由前馈控制器提供,滑模控制器的切换面(超平面)是根据优化准则进行设计的.图2 自矫正离散滑模控制系统3.3 无差拍控制无差拍控制(deadbeat control)是一种基于电路方程的控制方式,其控制的基本思想是将输出正弦参考波等间隔地划分为若干个取样周期,根据电路在每一取样周期的起始值,用电路理论算出关于取样周期中心对称的方波脉冲作用时,负载输出在取样周期末尾时的值.这个输出值的大小,与方波脉冲的极性与宽度有关,适当控制方波脉冲的极性与宽度,就能使负载上的输出在取样周期的末后与输出参考波形相重合.不断调整每一取样周期内方波脉冲的极性与宽度,就能在负载上获得谐波失真小的输出.因此,即使在很低的开关频率下,无差拍控制也能够保证输出波形的质量,这是其它控制方法所不能做到的,但是,其也有局限性:由于采样和计算时间的延迟,输出脉冲的占空比受到很大限制;对于系统参数的变化反应灵敏,如电源电压波动、负载变动,系统的鲁棒性差.对于采样和计算延时的影响,一种方法是通过修改输出脉冲方式的方法来减小计算延时造成的占空比局限;另一种方法是通过状态观测器对系统状态提前进行预测,用观测值替代实际值进行控制,从而避免采样和计算延时对系统的影响.为了提高系统的鲁棒性,一种方法是采用负载电流预测方法来减小负载变动对电源输出的影响,但实际改善的程度有限;另一种可行的方法是对系统参数进行在线辨识,从而实时确定控制器参数,以达到良好的控制效果.但是,在线系统辨识的计算复杂度和存储量都非常大,一般的微处理器很难在很短的时间内完成,因此实现的可能性不大,所以还没有一种比较好的方法来解决无差拍控制鲁棒性差的问题.正是由于无差拍控制在电源控制中的不足及局限性到目前还难以解决,使得无差拍控制在工业界的应用还有待不断的深入研究.3.4 重复控制逆变器采用重复控制(repetitive control)是为了克服整流型非线性负载引起的输出波形周期性的畸变,它通常与其他PWM控制方式相结合.重复控制的思想是假定前一周期出现的基波波形将在下一基波周期的同一时间重复出现,控制器根据给定信号和反馈信号的误差来确定所需的校正信号,然后在下一个基波周期的同一时间将此信号叠加到原控制信号上,以消除后面各周期中将出现的重复畸变.重复控制系统如图3(a),(b)所示.图3中Ur为给定电压信号;Ud为电压扰动信号;P(z)为控制对象;Uo为电压的实际输出量.周期延迟环节点量(Z-N)对控制器进行超前相位补偿,补偿器的补偿电容量C(z)提供相位补偿和幅值补偿,以保证控制系统的稳定性,并改善输出波形.图3 重复控制系统框图重复控制使系统获得了很好的静态性能,且易于实现,但该技术却不能够获得好的动态性能.自适应重复控制方案成功地应用于逆变器的控制中.模糊控制(fuzzy control)能够在准确性和简洁性之间取得平衡,有效地对复杂的电力电子系统做出判断和处理.将模糊控制应用于逆变器,具有如下优点:模糊控制器的设计不需被控对象的精确数学模型,并且有较强的鲁棒性和自适应性;查找模糊控制表只需占有处理器很少的时间,可采用较高采样率来补偿模糊规则和实际经验的偏差.将输出电压和滤波电感电流反馈,即电压误差和电感电流作为输入模糊变量,可以实现逆变器的模糊控制,整流性负载时,其输出电压总谐波失真(total harmonic distortion,TH)小于5%,将模糊控制与无差拍控制相结合,可用来补偿由于非线性负载导致的电压降落,其系统如图4所示.模糊控制从模仿人的思维外特性入手,模仿人的模糊信息处理能力.它对系统的控制是以人的经验为依据的,而人的经验正是反映人在思维过程中的判断、推理、归纳.理论上已经证明,模糊控制可以任意精度逼近任何线性函数,但受到当前技术水平的限制,模糊变量的分档和模糊规则都受到一定的限制,隶属函数的确定还没有统一的理论指导,带有一定的人为因素,因此,模糊控制的精度有待于进一步提高.图4 模糊控制与无差拍逆变器的系统框图此外神经网络控制是一种使用人工神经网络的控制方法.因为人工神经网络是建立在强有力的数学基础上,所以它有很大的潜力,这个数学基础包括各种各样的已被充分理解的数学工具.在无模型自适应控制器中,人工神经网络也是一个重要组成部分.但由于神经网络的实现技术没有突破,还没有成功地应用于逆变电源的控制中.4 结论基于微处理器、SP的数字控制技术重复性强、耐用性强、适应性强等优点,越来越受到人们的重视.随着电力电子技术的快速发展,还会有更多、更适合逆变电源控制的智能控制策略.逆变电源的各种控制策略有其所长,有其所短.因而各种控制策略相互取长,集成为复合控制器,将在很大程度上简化控制,提高可靠性,使控制日臻完美,更好地满足逆变电源的控制要求.。