PWM逆变器重复控制策略的研究

pwm逆变器工作原理
PWM逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电子器件。

它的基本工作原理是通过一系列的开关操作，将直流电源转换为一系列的脉冲信号，然后再将这个脉冲信号转换成交流信号。

在PWM逆变器中，通常会使用一组开关器件，如晶体管或IGBT，来控制直流电源的通断。

这些开关器件会在一定的频率范围内开关，从而产生一个类似于正弦波的交流信号。

这个交流信号可以用来驱动电机、照明灯具、加热器等交流负载。

PWM逆变器的控制方式通常采用脉宽调制（PWM）技术。

这种技术通过控制开关器件的开关时间，来调节输出电压的频率和幅值。

通过调整PWM信号的占空比，可以控制输出电压的大小和频率，从而实现负载的控制和调节。

在PWM逆变器中，通常会使用高频变压器来将PWM信号转换成交流信号。

这个变压器通常具有多个线圈，可以将PWM信号转换成多个不同电压和频率的交流信号。

这些交流信号可以进一步处理和调节，以满足负载的需求。

总之，PWM逆变器的工作原理是通过一系列的开关操作，将直流电源转换成交流信号，并通过控制PWM信号的占空比来调节输出电压的大小和频率，以满足负载的需求。

一种新颖的用于单相逆变器的重复控制器巩冰;段晓丽;孟繁荣【摘要】单相逆变器越来越被广泛应用于不间断供电装置和其他工业设备中.为了让单相逆变器能够输出高质量及最低谐波总含量的正弦波电压,提出了一种新颖的数字重复控制算法.在这种方法中,重复控制器嵌套于状态反馈控制中,其中重复控制器能够消除周期性的扰动,跟踪周期或直流参考信号,实现无差跟踪.这里系统地阐述了该控制器的设计方法,并分析了采用该控制器的系统的稳定性.基于设计结果搭建仿真模型,仿真结果验证了该方法的有效性.【期刊名称】《应用科技》【年(卷),期】2010(037)007【总页数】5页(P25-29)【关键词】单相逆变器;重复控制器;状态反馈控制;谐波总含量【作者】巩冰;段晓丽;孟繁荣【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】U666.12目前，逆变器被广泛地应用于不间断供电装置（UPS）及其他工业设备中.而UPS又被广泛地用于一些重要负荷的不间断供电，例如电视台的备用电源、医院手术室供电等.当负载突变时，这些系统必须有很好的动态性能；同时当负载为线性或非线性负载时，系统输出的波形谐波含量必须达到一定的标准.文中将重复控制器嵌套于传统的状态反馈控制方法中，用于对单相逆变系统的控制.其中，基于内模原理的重复控制器主要用于消除周期性的扰动以及对周期性参考信号或直流信号实现无差跟踪.文献[1-5]中已经证明了重复控制器对恒压恒频PWM逆变器的控制能够得到很好的控制效果.1但是，当负载突变时，重复控制系统的响应速度比较慢，动态响应速度不够快.为了解决这个问题，文献[6]提出了一种重复控制与采样超前预测控制器相结合的控制策略.此后，很多学者都对类似的控制策略应用于单相逆变器、三相逆变器及整流器的控制进行了大量的研究[1-5].在重复控制器中，相位补偿的阶次必须是整数，但是对于某些系统，良好的相位补偿需要的阶次可能不是整数能够实现的，为此文献[2]设计出了一种基于延迟滤波器设计的分数阶次相位补偿的重复控制器.文献[5]提出一种能够很好地补偿控制系统相位及能提高滤波器的剪切频率的鲁棒重复控制器，该系统对周期性误差有很好的抑制作用，但该方法的计算过于复杂.文中提出了一种改进的双模式重复控制器，并对控制器的设计进行了系统的阐述，同时还分析了系统的稳定性.仿真结果证明了该方法的有效性.1 逆变器模型及控制系统1.1 PWM单相全桥逆变器的模型单相全桥逆变器主电路拓扑图如图1所示.图中，uo为输出电压，io为负载电流，iL为电感电流，udc为直流电压，ic为电容电流，L和C组成了输出滤波器，R为负载电阻.图1 单相全桥逆变器主电路拓扑假设Si（i=1，2）是功率开关器件的开关状态，当S1=1 或 0 时，T1开通、T3关断或 T1关断、T3开通；同理，当 S2=1 或 0 时，T2开通、T4关断或 T2关断、T4开通.因此，PWM逆变器的输入电压可做如下定义[7].如果选择输出电压和电容电流作为状态变量，单相逆变器的动态模型如下当在每个开关周期T中功率开关管导通和关断时，u 可取+udc，0，-udc；因此，u 是一个幅值为+udc或udc，脉冲宽度为ΔT的脉冲电压.假设 t0=kT，那么 x（t0）=x（kT）=x（k）；同理，假设，t=（k+1）T，那么x（t）=x[（k+1）T]=x（k+1），其中t∈[k，k+1]，u（t）是脉冲电压，那么式（3）可以化简为式（4）.根据以上分析可以得到单相逆变器的离散动态方程如下所示：输出电压方程如下根据式（5）、（8），可以得到如下等式：式中：φ11和φ12为Ф的元素，g1为G的元素.1.2 重复控制的原理文献[1]中提出的重复控制器的结构如图2所示.图2 双模式重复控制器的拓扑结构在图2中，传递函数Grc（z）如下所示，式中：ke是重复控制偶数次谐波增益，ko为重复控制奇数次谐波增益，这2个增益必须大于或等于零.当ke=ko时，式（10）代表了传统重复控制器的传递函数；当ke=0时，式（10）是奇次谐波重复控制器的传递函数；当ko=0时，式（10）是偶次谐波重复控制器的传递函数.此外，Gf（z）是一个数字滤波器，该滤波器用于补偿重复控制器.这种结构的重复控制器叫做双模式重复控制器（DMRC）.显然，通过改变DMRC的参数，这种重复控制器可以变成几种不同的重复控制器.由文献[1]可知，通过调节重复控制器增益ko和ke可以控制系统的收敛速度，增大ko可以加快系统的收敛速度；但是在奇数次谐波重复控制系统中又有偶数次谐波，因此必须合理地选择这两个增益.文献[3]提出了一种线性超前相位补偿的重复控制器.传统重复控制器及线性超前相位补偿重复控制器的组成如图3所示.图中kr是重复控制器增益，m是相位超前阶次[3].这种结构的重复控制器能够很好的补偿系统相位，系统响应速度较快.图3 传统重复控制器及线性超前相位补偿重复控制器根据这2种重复控制器结构，文中提出了一种改进的名为双模式线性超前相位重复控制器的重复控制器，其结构如图4所示.图4 改进的重复控制器的结构1.3稳定性分析带改进重复控制器的典型闭环数字控制系统如图5所示，图中N=fs/f，f是正弦参考信号的频率，fs是采样频率，R（z）是参考输入信号，Y（z）是输出信号，E （z）是误差，D（z）是扰动输入，P（z）是被控对象，Gsf（z）是传统数字状态反馈控制器，Grc（z）是重复控制器传递函数，Yrc（z）是重复控制器的输出，Gf（z）是重复控制器的滤波补偿器，Gosg（z）和Gesg（z）是重复控制器的内模，其中Qo（z）和Qe（z）用于增强系统的鲁棒性，Qo（z）和Qe（z）使系统有更好的稳定性.图5 基于改进的重复控制器的系统框图图5中的重复控制器传递函数如下：假设G（z）=Gsf（z）P（z），则状态反馈控制下的系统闭环传递函数可表示为则从参考输入信号R（z）和扰动输入信号D（z）到输出信号Y（z）的传递函数可表示为文献[1]已经证明了当重复控制增益ko和ke满足不等式ke≥0，ko≥0和0<ko+ke<2/（1+ε）时，闭环系统是渐进稳定的，其中ε是一个正常数.为了分析改进系统的稳定性，假设ko=ke=k/2，Qo（z）=Qe（z）=Q（z），那么 Y （z）可表示为那么系统稳定的条件为：1）状态反馈控制闭环系统H（z）稳定；2）|Q2（z）（1-kzmGf（z）H（z））|≤1，Αz=ejω，0＜π＜ω/T.2 系统设计与仿真单相逆变系统如图6所示，图中udc=400 V，L=9 mH，C=11 μF，R=30 Ω，参考电压 uref是频率为50 Hz、幅值为200 V的标准正弦信号，采样频率fs=1/T=6 kHz，那么 N=fs/f=120.图6 单相逆变器闭环控制系统2.1控制器的设计将上面给出的L、C、R等参数带入前面建立的单相逆变器的状态空间方程（6）、（7），即可得到本系统的实际状态空间方程.2.1.1 状态反馈控制器系统的极点对系统的性能有关键的作用，因此可以通过状态反馈控制将系统的闭环极点配置到预期的极点处.如果u定义为下式式中：K=[k1k2].根据式（2）、（16），系统的状态方程可改写为[8].图7 系统状态反馈控制结构图7 给出了系统状态反馈控制的结构，通过调整反馈控制增益k1和k2，系统的闭环极点可以被配置到需要配置的地方，则从参考电压uref到输出电压uo的传递函数可表示为2.1.2 重复控制器在实际系统中，系统的参数如udc、L、C、R等不是完全准确不变的，为了克服由于这些参数变化引起的扰动以及负载扰动，改进的重复控制器式中：式中：2a2+2a1+2a0=1，a2>0，a1>0，a0>0.补偿器Gf（z）的设计与H（z）的特性密切相关，其最佳的选择是使Gf（z）的相频特性成为H（z）的逆特性，即Gf（z）=1/H（z）.但是，由于实际上不可能得到精确的H（z），所以为了补偿被控对象的纯相位滞后，可以用一个纯相位超前环节zm加入到补偿器中，同时用一个数字低通滤波器来代替1/H（z）.m需要根据H（z）和Gf（z）的滞后相角来选择，最佳的m是zm超前相角等于H（z）和Gf（z）总的滞后相角.2.2仿真结果与分析为了验证改进的重复控制器，进行了系统仿真，仿真中将频率为200 Hz、幅值为100 V的周期扰动作为电流扰动加入到仿真系统中.图8为改进控制器控制下的单相逆变器的输出电压响应曲线和参考电压信号，通过simulink中的FFT分析，可以得到该输出电压的总谐波含量为0.56%.由图9与图10比较可见，改进的重复控制器能够提高系统的跟踪速度与精度，传统的重复控制器在经过0.18 s后才能够使输出电压稳定在某个值，且误差为0.5，而改进的重复控制器能够在0.08 s这个极短的时间内使输出电压稳定且误差仅为0.1左右.从以上仿真结果可以看出，改进的重复控制器是有效的.图8 输出电压与参考电压信号图9 传统重复控制器控制下的输出电压误差由图8可以看出，在加入如上所述的周期性电流扰动后，经过2～3个周期的调节，输出电压就可跟上给定电压的变化，调节时间较短.图9为传统重复控制器控制下的系统误差跟踪曲线；图10为改进的重复控制器控制下的系统误差跟踪曲线.图10 改进的重复控制器控制下的输出电压误差3 结束语提出了一种改进的线性相位超前双模式重复控制器，并将其应用于对单相逆变器的控制中.控制器增益、线性超前相位以及补偿器的良好设计使系统具有高跟踪精度及快速的响应速度.仿真结果比较了改进的重复控制器与传统重复控制器控制下的单相逆变器的跟踪误差，从输出电压的波形及2种控制器下的跟踪误差波形可以看出，改进的控制器使单相逆变器的响应速度更快，误差更小.参考文献：[1]ZHOU Keliang，WEI Dan，ZHANG Bin，et al.Dual-mode 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三相pwm逆变器的基本原理三相PWM逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置。

它主要由整流器、逆变器和控制电路三个部分组成。

整流器部分是将交流电源输入的交流电转换为直流电，并通过滤波电路对直流电进行滤波，以保证逆变器输入的直流电质量良好。

整流器通常采用整流桥进行整流，并通过电容滤波减小脉动。

逆变器部分是将直流电转换为三相交流电。

它采用PWM技术控制开关器件（如晶闸管、IGBT等）的开关时间，从而控制输出波形的形状和峰值。

具体来说，PWM技术是通过调整开关器件的导通和关断时间比例，将直流电压分解为多个频率相同、幅值不同的脉冲信号，再通过低通滤波器将这些脉冲信号重组成平滑的交流电信号。

根据PWM技术的不同调制方式和实现方法，逆变器可以分为多种类型，如单极性PWM逆变器、双极性PWM逆变器和多电平PWM逆变器等。

单极性PWM逆变器是一种较为简单的逆变器，它通过周期性开关器件的导通和关断来实现输出波形的控制。

当开关器件导通时，输出电压为正；而当开关器件关断时，输出电压为零。

通过调节开关器件导通和关断的时间比例，可以改变输出电压的幅值。

双极性PWM逆变器是一种在单极性PWM逆变器基础上增加零电平操作的改进型逆变器。

它在正半周的开关器件导通和关断之外，还加入了与正半周相反的负半周开关器件的操作。

通过调节正负半周开关器件的导通和关断时间比例，可以进一步改变输出波形的形状和峰值。

多电平PWM逆变器是一种更为高级的逆变器，它通过增加开关器件的电平数目，使得输出波形更加接近正弦波。

多电平PWM逆变器可以采用多种调制方法，如SPWM调制、SVPWM调制和DPWM调制等。

其中，SPWM调制是最常用的一种方法，通过逐渐增加脉冲的脉宽从而逼近正弦波的形状。

SVPWM调制是一种在SPWM调制的基础上进一步优化的方法，可以实现更高的输出电压质量和更低的谐波含量。

DPWM调制则是一种在负载波形变化较小时可以使用的简化调制方法。

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三相PWM变换器相位补偿谐振控制策略
作者：杨云虎章家岩
来源：《电机与控制学报》2013年第08期
摘要：针对线性相位补偿重复控制不能对每一个谐波频率实现精确的超前相位补偿以及多谐振控制容易失稳问题，提出相位补偿谐振控制策略。

借助于重复控制的相位补偿原理，阐明谐振控制的相位补偿原理，给出谐振控制系统和谐振控制环的稳定条件。

所提出的控制策略能使谐振控制器对闭环系统在谐波频率处提供所需要的补偿相位，进而提高多谐振控制系统的稳定范围和跟踪精确度。

提供一个三相PWM逆变器的应用实例验证所提方案的有效性。

实验结果表日月，采用所提出的控制方案控制的三相PWM逆变器，即使在整流器负载下和高次谐波谐振控制器嵌入的情况下，仍具有收敛速度快（0.15s），控制误差小（±5V（峰值）），鲁棒性好，能有效抑制输出电压中的特定次谐波。

单相桥式PWM逆变电路设计介绍单相桥式PWM逆变电路的背景和重要性单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子技术应用，广泛用于交流电能转换为直流电能的场合。

由于其高效、可靠的特点，被广泛运用于电力系统中的UPS（不间断电源）、电机驱动和太阳能逆变器等领域。

在现代电力系统中，交流电能的应用日益增多，而很多电子设备却需要使用直流电能。

因此，采用桥式PWM逆变电路来实现交流电与直流电的转换是非常必要和重要的。

本文将详细讨论单相桥式PWM逆变电路的设计原理和关键技术。

首先，将介绍PWM技术的基本原理，并解释为什么选择桥式逆变器。

其次，将详细讲解桥式逆变器的工作原理和电路结构。

最后，将给出一种基于控制策略的桥式逆变器设计方案。

通过本文的研究，读者将能够深入了解单相桥式PWM逆变电路的设计原理和实践应用，为电力系统和电子设备的设计提供有益的参考。

单相桥式PWM逆变电路是一种常用的电力电子变换器。

它通过控制开关器件的开关周期和占空比，将直流电源转换为交流电源，实现电能的变换和调节。

该逆变电路的基本组成包括：单相桥式整流电路：它由四个可控开关器件组成，通常使用MOSFET或IGBT等器件，用于将交流电源转换为直流电源。

PWM调制电路：PWM调制电路通过控制开关器件的开关周期和工作占空比，可以实现输出电压的调节和波形控制。

滤波电路：滤波电路用于平滑输出电压，去除输出电压中的高频噪声和谐波。

输出变压器：输出变压器用于将逆变电路的输出电压变换为所需的电压等级。

单相桥式PWM逆变电路的工作原理是：首先，经过单相桥式整流电路的整流，将交流电源转换为直流电源；然后，通过PWM 调制电路控制开关器件的开关周期和工作占空比，将直流电源转换为交流电源；最后，经过滤波电路的处理，输出平滑的交流电压。

这样，单相桥式PWM逆变电路实现了将直流电源转换为交流电源的功能，可以广泛应用于电力电子变换器、逆变电源、变频调速等领域。

本文讨论了单相桥式PWM逆变电路的设计步骤和注意事项。

基于PID和重复控制的三相四桥臂逆变器的研究路颜;高锋阳;张红生【摘要】在三相四桥臂逆变器被解耦成三个单相逆变器的基础上，提出了一种PID与重复控制相结合的控制策略。

首先采用开关周期平均法和旋转坐标变换，建立旋转坐标系下的平均大信号模型，在此模型的基础上设计简单明了的PID控制器。

其次对整个系统进行重复控制器的设计，居于外环的重复控制可以减小周期性扰动产生的畸变，提高系统的稳态性能。

仿真结果表明，在不平衡负载和非线性负载情况下，逆变器都能够保持完好的电压输出特性和良好的动态特性。

%A control strategy with PID and repetitive control was proposed, which was based on the three-phase four-leg inverter being decoupled into three single-phase inverters. Firstly, the switch cycle average method and the rotary coordinate transformation were used to establish average large signal model in rota-ting coordinate system. In addition, a simple PID controller could be designed based on this model. Then , a repetitive controller was applied to the whole system and the repetitive controller in outer loop re-duced the distortion generated by periodic disturbance as well as enhanced steady state performance of the system. The results showed that output voltage characteristics and dynamic state performance of the in-verter were excellent under unbalanced load and nonlinear load conditions.【期刊名称】《郑州大学学报（理学版）》【年(卷),期】2016(048)001【总页数】5页(P91-95)【关键词】三相四桥臂逆变器;单相逆变器;PID控制;重复控制;解耦控制【作者】路颜;高锋阳;张红生【作者单位】兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TM464与带分裂电容的三相四线逆变器、组合式三相四线逆变器和工频变压器隔离的三相四线逆变器等拓扑结构相比，三相四桥臂逆变器具有电路形式简单，质量小，体积小以及电压利用率高等优点[1].三相四桥臂逆变器输出电能质量主要取决于调制方法和控制器的设计[2].文献[3—4]采用三维空间PWM调制方法，该方法电压利用率高，开关频率较低，但是计算十分复杂.文献[5—6]采用特定谐波注入法，在一定程度上提高了电压利用率，但它更倾向于在电机驱动方面的应用，不太适合于不间断电源等逆变电源的控制.针对以上问题，本文将PID与重复控制相结合，应用到三相四桥臂逆变器的控制中，得到稳定的三相正弦输出电压，使系统具有良好的鲁棒性和动态特性.三相四桥臂逆变器的拓扑结构如图1所示.可以看出，三相四桥臂逆变器是在普通三相逆变器的基础上增加了一组臂对，该臂对的中点通过电感Ln与负载中性点连接在一起.Udc和ip分别表示直流母线电压与电流，ia、ib、ic和in表示流过各相滤波电感的相电流.Uag、Ubg、Ucg表示A、B、C各相的输出电压.Si(i=a+、a-、b+、b-、c+、c-、f+、f-)表示各个桥臂上开关管的开关函数，当Si=1时，表示此桥臂开通，反之，当Si=0时，表示此桥臂关断.依据开关周期平均法进行运算，得到各相电路的占空比为dag、dbg和dcg，根据电流回路分析可以得到对各个输入变量、输出变量进行相对应的坐标变换:式中:Ud、Uq、U0、id、iq、i0为在旋转坐标系下各相的相电压和相电流;dd、dq、d0为在旋转坐标系下各相的占空比.各个桥臂均已解耦，控制部分设计相对简单.0通道可以完全独立于其他两个通道进行设计，将d、q通道之间的耦合影响部分增添到扰动部分，得到系统在旋转坐标系下的平均大信号模型如图2所示.PID控制具有结构简单、鲁棒性好且易于实现等优点.对三相四桥臂逆变器d轴和q轴的耦合项-ωLiq、ωLid、ωCUq和-ωCUd进行电压前馈解耦，得到旋转坐标系下PID控制的等效模型如图3所示.可以看出，输入参考电压为Ur，负载电流的扰动信号为I0，得到整个系统的闭环传递函数为该系统的闭环特征方程为式中：kd、kp和ki分别表示PID控制中的比例、积分和微分参数；0轴时L=L+3Ln.通过上述分析得知，整个控制系统是一个高阶系统，控制比较复杂.此系统的动态特性主要由主导极点决定，文献[7]详细介绍了极点配置过程，满足系统动态要求的参数为式中：ζ=0.707，n=10，ω=5 000 rad/s，L=Ln=1.8 mH，C=30 μF.可以得到d、q轴的PID控制参数为kd=0.002 3，kp=13.846，ki=47 722.5；0轴的PID控制参数为kd=0.009 2，kp=58.384，ki=190 890.根据内模原理可知，重复控制对死区影响以及其他周期性扰动具有很好的抑制作用，并且能够消除跟踪误差，使系统尽可能地达到无稳态误差形式[8—9]，重复控制系统结构框图如图4所示.P(z)是控制对象，死区效应和其他扰动等效为扰动量d(z).1/ZN为周期延迟环节，与Q(z)组合为正反馈延迟环节.固有延迟环节的存在会延缓整个重复控制系统的作用时间，必须添加相位补偿环节Zk，使整个系统提前k拍进行校正.为了提高稳定性，减少稳态误差，加入重复控制增益Kr.S(z)为相位补偿环节，r(z)为输入参考电压，y(z)为输出电压，e(z)为误差值.Q(z)一般为一个低通滤波器[10]，也经常取小于1的常数[11]，为了设计方便，Q(z)取常数0.95.消除被控对象的谐振峰值，采用陷波器，即零相移滤波器[12]，其传递函数为单独的零相移滤波器不具备高频衰减能力，需要与二阶滤波器相互结合.d、q轴传递函数为0轴传递函数为N=200，要求通带内必须要有严格的线性相位，用z9进行补偿.重复控制增益Kr是为了保证系统在中频段和高频段的稳定性，Kr=0.9.系统设计参数如下：直流母线电压为600 V，各相滤波电感为1.8 mH，各相滤波电容为30 μF，开关频率为10 kHz，输出电压频率为50 Hz.1) 当三相四桥臂逆变器接不平衡负载时，令RA=30 Ω，RB=20 Ω，RC=10 Ω时，逆变器的电压、电流输出波形如图5和图6所示.从图6可以看出，由于负载的不同，其电流幅值相差比较大.但是经过闭环控制系统的调整，从图5可以看出，三相输出电压幅值基本一致，调节时间为0.04 s，即在0.04 s以后，整个系统进入基本稳定状态，三相电压的谐波畸变率分别为1.26%、1.31%、1.28%.可以看出，当外界负载因出现干扰发生变化时，电压仍能按照预期的目标输出，具有一定的抗干扰性.2) 当三相四桥臂逆变器接非线性负载时，A相接二极管半波整流阻感负载，令RA=(40+j12) Ω，RB=20 Ω，RC=10 Ω时，逆变器的电压、电流输出波形如图7和图8所示.从图8可以看出，由于接的是非线性负载，电流幅值相差更大.但是经过闭环系统的控制，从图7可以看出，三相输出电压波形较为理想，三相电压的谐波畸变率分别为2.13%、1.43%、1.38%.谐波畸变率比接不平衡负载的情况要大一些，但是依然满足总谐波畸变率低于5%的要求.接不平衡负载的系统是最难实现控制的，也就是说，它的干扰是最大的，但是三相电压仍然以幅值基本相等的形式输出，证明该系统的鲁棒性较强.图9为逆变器接非线性负载时的拓扑结构图，A相负载为单相半波可控整流电路，在仿真中代表非线性负载，其中电阻R=40 Ω，滤波电感L1=12 mH.通过以上两种情况可以看出，随着负载的变化，三相输出电流的幅值也进行相应变化，三相输出电压通过PID和重复控制的闭环控制，在经过短暂的调整之后，很快达到了预期的效果.在三相四桥臂逆变器解耦为三个单相逆变器的基础上进行设计，将重复控制策略引入三相四桥臂逆变器，结合PID控制，构成双环控制，相辅相成，完成对整个系统的控制与实现，使其输出电压波形能够达到预期的效果.然后在三相不平衡负载和非线性负载的情况下进行仿真验证,仿真结果表明，逆变器输出的电能质量高，谐波含量相对较小，抗干扰能力较强.所设计的PID和重复控制双环控制策略，具有良好的有效性和可行性，整个系统具有很好的鲁棒性和动态特性.【相关文献】[1]DXION J W,GARCIA J J,MORAN L．Control system for three-phase active power filter which simultaneously compensates power factor and unbalanced loads[J] ．IEEE transactions on industrial electronics，1995，42(6)：636—641．[2]孙尧，粟梅，夏立勋，等．基于最优马尔可夫链的双极四脚矩阵变换器随机载波调制策略[J]．中国电机工程学报，2009，29(6)：8—14．[3]王晓刚，谢运祥，帅定新，等．四桥臂逆变器的快速三维SVPWM算法[J]．华南理工大学学报(自然科学版)，2009，37(7)：94—99．[4]罗国永，曹怀志，曾明高．三维电压空间矢量控制在三相四桥臂逆变器中的应用[J]．变流技术与电力牵引，2008(2)：21—23．[5]张方华，丁勇，王慧贞，等．四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制[J]．中国电机工程学报，2007，27(7)：82—87．[6]宦二勇，宋平岗，叶满园．基于三次谐波注入法的三相四桥臂逆变电源[J]．电工技术学报，2005，20(12)：43—46．[7]王正仕，林金燕，陈辉明，等．不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制[J]．电力系统自动化， 2008，32(1)：48—60．[8]王斌，王凤岩．提高重复控制逆变电源的负载瞬态响应特性[J]．电源技术应用，2008，13(2)：6—9．[9] 武健，何娜，徐殿国．重复控制在并联有源滤波器中的应用[J]．中国电机工程学报，2008，28(18)：66—72．[10]TOMIZUKA M， KEMPF C．Design of discrete time repetitive controllers with applicati ons to mechanical systems[C]//Proceedings of 11th IFAC Triennial World Congress.Tallinn, 1990：243—248．[11]TZOU Y Y,OU R S,JUNG S L，et al． High-performance programmable AC power source with low harmonic distortion using DSP-based repetitive control technique[J]．IEEE transactions on power electronics，1997，12(4)：715—725．[12]郭卫农，陈坚．基于状态观测器的逆变器数字双环控制技术研究[J]．中国电机工程学报，2002，22(9)：64—68．。

二 重复控制基本思想和稳定性分析2.1 重复控制基本思想重复控制的基本思想源于控制理论中的内膜原理，内膜原理是把系统外部信号的动态模型植入控制器内，在稳定的闭环系统中包含外部输入信号的数学模型，以构成高精度的反馈控制系统。

图2.1给出基本的单位反馈系统，其中系统的输入信号为r (t )，输出信号为y (t )。

例如，对于直流信号，要实现无静差控制，则控制系统中必须包含直流信号的内膜1/s 。

表2.1给出几种典型信号的内膜及其应用场合，其中T 为输入信号的周期。

根据内模原理，若要实现对正弦指令的无差跟踪，则需要在控制环路中植入一个正弦信号模型：()()()()()000()1111()()lim ()()()11110t s s s e s N s e t s e s s G s s D s r s G s G s G →∞→→⎡⎤=⎣⎦=⇒=⋅=⋅=⇒=⋅+++ (2.1)图2.1 基本的单位反馈系统表2.1 几种典型信号的数学模型及其应用外部输入信号内膜应用直流信号1s ω2s 2+ω2e -sTr 1-e -sTr正弦信号周期信号比列谐振控制器 (PR)重复控制1. 直流系统中PI 调节器2. 有效值控制3. 三相dq 坐标系下PI 调节器图2.2给出包含周期信号内膜的重复控制器的实现过程。

图中N =T /T s ，其中为T s 控制器离散过程中的采样周期。

图2(c)中前向通道中的z -N 为纯延时环节，其中正反馈回路等效为周期信号的内膜。

式(2.2)给出u (z )和e (z )的关系，可以看出重复控制器实际上每个N 拍(N 个采样周期)对误差进行一次累积，其作用实际上与PI 调节器类似。

表2.2给出几种典型调节器的基本作用的对比。

图2.2 重复控制器的实现()()()()()()()((()))2N u z u z z e z u k u k N e u k e k e k N e k k N -=+-+-=+⇒=-+⇒+(2.2)图2.3给出了图2.2(c)中各个点的波形，可以看出重复控制器实际上是对输入信号的逐周期叠加，当输入衰减至零时，输出仍不断重复与上周期相同的信号。