應用DSP重復控制技術(shù)在逆變電源系統中的應用
本文提出一種DSP重復控制的控制方案，利用重復控制器來(lái)跟蹤周期性參考指令信號，減小輸出電壓諧波，同時(shí)電流環(huán)控制改善系統的動(dòng)態(tài)性能。并根據該控制方案，設計和調試了一臺基于DSP TMS320LF2407A控制的單相1kW逆變器，仿真和實(shí)驗結果均驗證了該方案的良好性能。
重復控制的基本理論
重復控制是基于內模原理的一種控制思想。它的內模數學(xué)模型描述的是周期性的信號，因而使得閉環(huán)控制系統能夠無(wú)靜差地跟蹤周期信號。單一頻率的正弦波是典型的周期信號，它的數學(xué)模型為
那么只要在控制器前向通道串聯(lián)上與輸入同頻率的正弦信號，就可以實(shí)現系統的無(wú)靜差跟蹤。重復控制也多用數字控制方式。離散后的重復控制內模為：
式中：N為一個(gè)周期的采樣次數
基于內模原理的理想重復控制系統的前向通道上含有一個(gè)周期性延時(shí)環(huán)節，不可避免它會(huì )導致動(dòng)態(tài)性能較差。到目前為止，要實(shí)現高性能的控制效果，最為有效的方法有如下兩種：一是直接重復控制，引入前饋，通過(guò)前饋提高動(dòng)態(tài)響應，其系統結構如圖1所示；二是嵌入式重復控制，它在重復控制器側加入PI調節器，通過(guò)PI調節來(lái)提高動(dòng)態(tài)性能，其系統結構如圖2所示。
理想重復控制器Q（z）=l，當擾動(dòng)的角頻率ωd是輸入信號角頻率ωr的整數倍，即ωd=nωr時(shí)，可以得到z-N=1，就是說(shuō)，理想的重復控制器可以消除任意次諧波，可以對小于采樣頻率的1/2下的任意次諧波進(jìn)行無(wú)差跟蹤。所以本文中提出的控制器通過(guò)重復內模來(lái)抑制周期性干擾，實(shí)現穩態(tài)特性，PI控制提供動(dòng)態(tài)補償，該控制器兼顧了PI經(jīng)典控制設計簡(jiǎn)單，實(shí)現方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補了重復控制單周期延時(shí)的缺點(diǎn)。
逆變器控制系統設計
圖3為基于DSP的逆變器系統控制方案的示意圖，如果系統引入電感電流內環(huán)，不僅可以增加系統的穩定性，還能適當降低諧振峰值。因此，在重復控制電壓外環(huán)的內部加入電流內環(huán)，構成重復控制雙環(huán)，可以增加重復控制系統的穩定性，還能降低補償器設計難度。
系統模擬部分主要是功率電路和接口電路，數字部分。接口電路是設計時(shí)需要特別考慮的，它需要實(shí)現數據的轉換（A/D，D /A），針對不同的A/D，還需要特別設置電平轉換電路。而門(mén)極驅動(dòng)電路不僅要提供足夠的能量以驅動(dòng)功率模塊，還需要隔離，以保護數字芯片。最后通過(guò)數字部分的編程，實(shí)現數字控制。
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