[硕博论文]PWM逆变器PIP双环数字控制技术研究

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随着重要部门、用电设备对高品质的电源和电能质量的需求日益增多，高性能PWM 逆变器的研究越来越受到关注，数字控制以其诸多的优点正逐步取代模拟控制，与数字化对应，各种离散控制方法也纷纷涌现，有力地推动着逆变电源控制技术的发展。通过合理设计控制器，可以保证系统输出电压具有较好的稳态性能和较快的响应速度。
本文主要研究内容是逆变电源电感电流内环电压外环的双环数字控制技术，分别建立了单相 PWM 全桥逆变器的模拟数学模型和离散数字模型，讨论了两者之间的差异。针对逆变器空载时的特性，提出了双环控制技术改善系统的快速性和稳定性。双环控制技术分为容电流内环电压外环控制和电感电流内环电压外环控制两种，于是讨论了两种控制方案的差别，最后确定使用带负载电流前馈的电感电流内环电压外环控制策略。采用 PI 外环 P 内环调节方式，基于极点配置理论设计控制器。仿真证明，PIP 双环数字控制能够提高系统的稳态和动态特性。
在数字控制中设置状态观测器是必要性，考虑到一拍延时对系统的影响，分别设计了状态观测器和扰动观测器。与此同时，为了进一步提高系统的稳态特性，特别是提高带非线性负载时的输出电压波形质量，在观测器中又引入了重复补偿器，通过仿真和实验均证明了引入重复补偿器以后，系统的稳态特性确有提高。基于理论分析和计算，在一台单相逆变器样机上进行电感电流内环电压外环的双
环数字控制实验，实验结果与理论分析相符。

关键词：逆变器 双环控制 极点配置 状态观测器 扰动观测器 重复补偿器