改进重复控制技术在逆变器中的应用

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基于极点配置的逆变电源重复控制器设计

基于极点配置的逆变电源重复控制器设计为改善逆变器动态特性和稳态性能，文章设计了极点配置和重复控制串联的控制器方案。

控制系统引入状态反馈和极点配置，采用重复控制器进行电压修正和补偿。

实验证明该设计提高了逆变器动态性能且能够获得更高精度的稳态输出波形。

标签：逆变器；重复控制；极点配置引言由于逆变器状态变量变化快且动态特性差，寻找一种既能保证稳态精度和快速实现的瞬时控制方案比较困难[1]。

将瞬时值控制结合重复控制，瞬时值控制主要用于改善逆变器动态特性；重复控制则专门用于获得稳态输出。

二者的结合和补充大大简化了控制器设计，且全面提升了系统的动静态性能。

1 逆变器重复控制策略重复控制系统示意图如图1所示，其中y为逆变器电压输出，r为参考正弦输入，d为等效的周期性干扰信号，e为误差信号，z-N为周期延迟环节，N为采样次数，P（z）为控制对象，C（z）为补偿器，其中阴影表示重复信号发生器的内模[2]。

图1 重复控制系统的示意图控制对象是单相半桥逆变器。

由于输出基波频率和滤波器的截至频率远小于逆变器的开关频率，故逆变器的动态特性基本取决于输出滤波器[3]。

实验装置单相半桥逆变电源构成如下：直流输入电压250V；滤波电容20uF；滤波电感1.1mH；采样频率10KHz；开关频率10KHz；死区时间2微秒；交流电压输出峰值100V，输出电压基波频率为50Hz。

连续域逆变器传递函数为[4]：在10kHz采样频率下将（1）用零阶保持器法离散因此可知一个周期采样的次数N=200，Q（z）取0.95，故周期延迟环节z-N=z-200。

2 重复控制与极点配置相结合控制逆变电源动态特性较差，是由于逆变器自身的阻尼较弱，即其两个极点太接近s域的虚轴或z域的单位圆[5]。

而为增加逆变器的阻尼可以引入状态反馈，进行极点配置。

仅通过状态反馈极点配置达到较高的稳态指标相对困难，增加重复控制可以解决此问题[6]。

首先配置状态反馈极点来改造逆变器的极点，改善其在指令跟踪和负载突变时的动态响应特性[7]；之后重复控制器采样计算极点配置控制系统的电压偏差值，据此渐次调整后者的电压信号提高基波幅值的输出精度和补偿波形畸变[8]。

基于重复控制和无差拍控制的逆变电源数字控制技术研究

不断发展，其是计算机的尤
广泛应用和Ｉｔｒｅ的迅猛发展，ＵＰｎｅｎｔ对Ｓ技术指标的
要求也越来越高。重复控制＿］一种十分有效的波１是卫
形校正技术，能够获得高质量的电压波形。但是，该控制方法的动态响应慢。无差拍控制ｌ具有瞬时响应３快，精度高等特点。本文将重复控制和无差拍控制相结合用于逆变电源数字控制系统中，由此得到更为完善的逆变控制策略。仿真结果表明这种方法不仅获得了较好的电压波形，且也有较快的动态响应，而能够满足高性能ＵＰＳ逆变器要求。
输出波形好，态响应快，应负载的能力强等优点。动适关键词：逆变电源；复控制；差拍控制；重无复合控制中图分类号：Ｍ４４Ｔ６文献标识码：Ａ
ＤｉｉｌｎｅｔｒＢｓｄｏｐｔｔｅＣｏｔｏｎａｂａｎｒｌＴｅｈｉｕｓｇｔｖｒｅａｅｎＲｅｅｉｉｎｒｌａｄＤｅｄｅｔＣｏｔｏｃｎｑｅａＩｖ
ＱＩＡＮＧｎ，ＨＵＡＮＧ－ｉｇ，ＷＡＮＧｎＷｅＸｉｐｎＸｉ
（ ’ ｎＵｎｖｒｉｆＴｅｈｏｏｙ，Ｘｉａ０４，ｈｎ）Ｘｉａｉｅｓｔｏｃｎｌｇｙ ’ ｎ７１０８ＣｉａＡｂｔａｔｓｒｃ：ＷｉｈｔｅｄｖｌｐｎｆＤＳｃｎｌｇｔｈｅｅｏｍｅｔｏＰＴｅｈｏｏｙ，ｄｇｔｌｃｎｒｌｒｒｄｌｓｄｉｎｎｅｒｐｉｌｏｒｓｐｉｉｏｔｏｌｓａｅｗｉｅｙｕｅｎｕｉｔｒｕｔｅｐｗｅｕ — ａｅｂｐｙｉｖｒｅｓｌｅｔｒ．Ｎｏ－ｉｅｒｌａｆｉｖｒｅａｓｓｐｒｏｉｔｒｆｏｔｕｏｔｇ，ａｄｉｃｎｂｌｎｔｙｒｐｔｉｅｃｎｎｎｌａｄｏｎｅｔｒｃｕｅｅｉｄｄｓｏｔｏｕｐｔｖｌａｅｎｔａｅｅｉａｅｂｅｅｉｖｏ — ｎｏｍｉｔｔｏ．Ｂｕｈｅｐｎｅｏｅｅｉｖｏｔｏｓｓｏｒ１ｔｔｅｒｓｏｓｆｒｐｔｉｅｃｎｒｌｌｗ．Ｄｅｄｅｔｃｎｒｌｈｓｇｏｅｆｒｎｅａｒｎｉｎｔｔ．Ｔｈｓｐｐｒｔｉａｂａｏｔｏａｏｄｐｒｏｍａｃｔｔａｓｅｔｓａｅｉａｅｐｅｅｔｙｒｏｔｏｃｅａｅｎｒｐｔｉｅｃｎｒｌｎｅｄｅｔｃｎｒｌｏｉｒｖｏｈｔａｓｅｔａｄｓｅｄｔｔｒｓｎｓａｈｂｉｃｎｒｌｈｍｅｂｓｄｏｅｅｉｖｏｔｏｄｄａｂａｏｔｏｄｓｔａｔｍｐｏｅｂｔｒｎｉｎｎｔａｙｓａｅｒｓｏｓｓｏｉｇｅｐａｅｉｖｒｅ．Ｔｈｉｕａｉｎｒｓｌｅｉｈｅｓｂｌｙｏｈｒｐｓｄｃｎｒｌｓｒｔｇ．ｅｐｎｅｆｓｎｌｈｓｎｅｔｒ－ｅｓｍｌｔｅｕｔｖｒｆｔｅｆａｉｉｔｆｔｅｐｏｏｅｏｔｏｔａｅｙｏｓｙｉＫｅｒｓｎｅｔｒｅｅｉｖｏｔｏ；ｄａｂａｏｔｏ；ｈｂｉｏｔｏｙｗｏｄ：ｉｖｒｅ￣ｒｐｔｔｅｅｎｒｌｅｄｅｔｅｎｒｌｙｒｄｅｎｒｌｉ

并网逆变器系统中的重复控制技术及其应用研究

并网逆变器系统中的重复控制技术及其应用研究一、概述随着可再生能源的快速发展，特别是太阳能和风能的大规模应用，并网逆变器在电力系统中的作用日益凸显。

并网逆变器不仅需要将分布式电源产生的电能转化为与电网同频同相的交流电，还需保证电能的质量和稳定性。

由于分布式电源通常接入电网的末端，电网中的谐波、电压波动和不平衡等问题会对并网逆变器的运行产生影响。

研究并网逆变器系统中的控制技术，特别是针对电网扰动和电能质量问题的控制技术，具有重要的现实意义和应用价值。

重复控制技术作为一种有效的电力电子控制方法，在并网逆变器系统中得到了广泛的应用。

该技术基于内模原理，通过构建一个与扰动信号频谱相同的内部模型，实现对特定频率谐波的精确跟踪和抑制。

本文将对并网逆变器系统中的重复控制技术进行深入研究，分析其基本原理、实现方法以及在实际应用中的挑战和解决方案。

本文首先介绍并网逆变器系统的基本结构和功能，然后重点阐述重复控制技术在并网逆变器中的应用原理和实现方法。

在此基础上，分析重复控制技术在提高并网逆变器电能质量和稳定性方面的优势，并探讨其在面对电网扰动和复杂运行环境时的挑战和应对策略。

通过实际案例和仿真实验验证重复控制技术在并网逆变器系统中的有效性，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

1. 并网逆变器系统的概述并网逆变器系统是电力系统中关键的一环，特别是在分布式发电领域，其扮演着将可再生能源（如太阳能、风能等）转化为电能并注入公共电网的重要角色。

并网逆变器系统的核心功能是将直流电能转换为与电网同步的交流电能，从而实现对电网的高效、安全供电。

并网逆变器系统的工作原理主要包括直流交流（DCAC）转换、电压和频率控制以及并网控制等步骤。

通过电力电子器件（如绝缘栅双极晶体管IGBT）对输入的直流电进行开关控制，实现DCAC转换。

接着，通过先进的控制算法对输出电压的频率、幅度和相位进行调整，以确保与电网电压同频同相。

通过专门的并网控制策略，确保输出的交流电顺利并入电网，同时保持系统稳定运行。

单相逆变器重复控制和双环控制技术研究

单相逆变器重复控制和双环控制技术研究单相逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的设备，广泛应用于太阳能光伏发电系统、无线电通信系统等领域。

在单相逆变器的控制技术中，重复控制和双环控制是两种常用的控制策略。

本文将介绍这两种控制技术的原理和特点，并对其研究进行探讨。

首先，重复控制是一种周期性控制策略，通过周期性地叠加可调谐的谐波信号来消除输出电压中的各谐波分量，提高电压波形的质量。

重复控制的基本原理是通过周期重复地改变脉宽和脉冲间隔来控制输出电压的谐波分量。

在重复控制中，首先将原始交流电压信号通过一组谐波振荡器分解成几个谐波成分，然后分别调节这些谐波成分的幅值和相位，合成与原始信号相似的控制信号，通过PWM (Pulse Width Modulation) 方式控制逆变器的开关器件，获得期望电压输出波形。

相较于传统的PWM控制技术，重复控制具有以下优点：一是重复控制能够较好地抑制谐波污染，改善输出电压的波形质量；二是重复控制不需要额外的滤波器，减少了系统的成本和复杂性；三是重复控制适用于各种逆变器拓扑结构，具有广泛的应用范围。

但是，重复控制技术也存在一些问题，例如在低功率因数或部分负载情况下，可能会导致电流谐波增加、控制动态性能下降等。

另一种常用的单相逆变器控制技术是双环控制。

双环控制是基于内环控制和外环控制的思想，通过内环和外环两个控制环来分别控制逆变器的电流和电压，提高逆变器的性能和稳定性。

具体来说，内环控制主要负责控制逆变器的电流，通过调节电流环的控制参数，实现对电流的精确控制；外环控制则主要负责控制逆变器的电压，通过调节电压环的控制参数，实现对电压的精确控制。

双环控制技术通过内环和外环之间的相互作用，使得整个控制系统具有更好的鲁棒性和稳定性。

与重复控制技术相比，双环控制技术具有以下优点：一是双环控制技术能够实现更高的控制精度和稳定性；二是双环控制技术能够适应不同的工作状态，具有更好的动态响应性能；三是双环控制技术能够通过调整环节的控制参数，实现对逆变器的柔性控制。

采用PID和重复控制的逆变器波形控制策略

ｒｐｅｉｉｅｏｔｏｒｅｉｎｅ．Ｔｈｓｍｕａｔａｄｘｒｍｅｔｌｒｓｌｈｗｓｔａｔｔｘｅｌｎｔｓｅｄａｄｅｔｔｖｃｎｒｌａｅｄｓｇｄｅｉｌｉｏｎｎｅｐｅｉｎａｅｕｔｓｏｈｈｅｅｃｌｅｔａｙｎ
Ａｓｒｃ：ｈｕｌｙｏａｅｒｅｉｐｒｎｅｏｍｎｅｉｅｇｏｅｖｒｒＩｉｐｐｒｔｅｂｔａｔＴｅｑａｉｗｖｆｍｉｔｏｔｔｒｒａｍａｐｆｎｆｉｎｅｈｍｔｅａｉａｄｌｏｉｇｅｐａｅｉｖｒｒｉｄｒｅｎｈａｎｆｃｏｈｔｌａｏｏｔｕａｅｏｍａｈｍｔｌｍｏｅｆｓｌｈｓｎｅｔｓｅｉｄａｄｔｅｍｉａｔｒｔｅｄｔｕｔｗｖｒｃｎｅｖａｐｆ
标准的波形输出。输出电’ 波形的质量是考核逆压
变电源性能的重要指标，也是近十几年来逆变电源研究的热点，一般标准指标为 …：输出电压的单次谐波畸变率不超过３％，总谐波畸变率不超过５％。由于负载的影响，尤其是在非线性负载的作用下，输出电压的波形较差。如何抑制谐波，提
文献标示码：Ａ
ＴｈａｅｒｎｒｌｔａｅｙＢｅｎＰＤｎｐｔｔｅｅＷｖｆｍＣｏｔｏｒｔｇａｄｏＩａｄＲｅｅｉｖｏＳｓｉＣｏｔｏｏｎｅｔｒｎｒｌｒＩｖｒｅｓｆ

基于重复控制的全数字单相逆变电源研究

中图分类号：Ｔ６Ｍ４４
文献标示码：Ａ
Ｒｅｅｒｈｏｌ－ｇｔｌＳｎｌｓａｃｎＦｕｌＤｉｉａｉｇｅＰｈａｅＩｅｔｒｓｎｖｒｅＢａｅｎＲｅｔｔｖｎｒｌｓｄｏｐｅｉｉｅＣｏｔｏ
ＡｂｔａｔＴｉｐｐｒｅｔｂｉｅｔｅｔａｄ１｝ｉｖｒｅｎｔｄｅｓｒｐｔｉｅｃｎｒｌｓｒｃ：ｈｓａｅｓａｌｈｓａｍａｈｍａｉｌｓｃｍｏｅＤＷＭｅｔｒａｄｉｒｕｅｅｅｉｖｏｔｐｎｎｏｔｏ
ＪａｏｘｉｎｇＨｎｇｕｎ
（ｃｕｎＥｌｃｒｍｅｈｎｃｌｎｔｕｅｏｏａｉｎａｄＴｅｈｏｏｙＰｎｈｈａ６１００ＳｃｕｎＣｈｎＳｉｈａｅｔｏｃａｉａｓｉｔｆＶｃｔｏｎｃｎｌｇ，ａｚｉｕ７０，ｉｈａ，ｉａ）Ｉｔ
ｔｅｒ．ｎｏｄｒｔｍｒｖｅｑａｉｖｒｅａｅｏｍａｍｏｉｅｐｔｉｏｔｌｙｔａｅｎｈｏｙＩｒｅｉｐｏｅｔｕｌｙｏｉｅｔｒｗｖｆｒ，ｄｄｒｅｉｖｃｎｒｓｅｂｓｄｏｏｈｔｆｎｉｆｅｔｅｏｓｍ
ｃｎｒｌｙｔｍｈｓｏｈｇｏａｉｒｏｍａｃｎｆｓｓｏｓ．ｏｔｓｅａｔｏｄｓｔｐｅｒｎｅｄａｔｅｐｎｅｏｓｂｔｃｆａｒ
Ｋｅｒｓｉｖｒｅ，ｅｔｉｅｃｎｒｌｄｇｔｌｏｔｏＰｙｗｏｄ：ｎｅｔｒｒｐｅｉｖｏｔｏｉｉｎｒｌＤＳｔａｃ

一种改进的400Hz逆变器重复控制策略

较快，且简单实用的特点。
关键词：变器；有源阻尼：重复控制逆中图分类号：Ｍ４４Ｔ６文献标识码：Ａ文章编号：００１０２１）７０１— ２１０ — ０Ｘ（０２０ — ０２０
ＡｎＩｐｏｄＲｅｔｔｖｎｔｏｒｔｇｏ０ＨｚＩｖｒｅｍｒｖｅｐｅｉｉｅＣｏｒｌＳｔａｅｙｆｒ４０ｎｅｔｒＢａｅｏｔｖｍｐｉｇｓｄｎＡｃｉｅＤａｎ
ＢｓｄｏｃｉｅｄｍｐｎｔｉｍｅｏａｓｔｅｏｃｌｔｎｎｔｅＯｔｕＣｆｔｒｏｎｅｔｒｕｄｒｕｌａｒｌｈａｅｎａｔａｉｇ，ｈｓｖｔｄｄｍｐｈｓｉａｉｓｏｈＨｐｔＬｌｆｉｖｒｅｎｅｎｏｄｏｉｔｈｏｉｅｇ
虚拟出并联于电容上的电阻．现增大系统阻尼实
的目的，良受控对象。而简化重复控制补偿改从器设计，即仅需一个带宽足够大的二阶滤波器，
而无需传统的陷波滤波器或设计过程复杂的ＦＲＩ
一
种改进的４０Ｈ逆变器重复控制策略０ｚ
可采用有源阻尼控制算法虚拟滤波电容并联电阻Ｒ［，体实现即在重复控制外环基础上引］具４入电容电压的微分反馈，由图２可见，种算法亦这能如无源阻尼方法一样。强系统阻尼。制逆变增抑

基于重复控制和预测控制的逆变器控制特性分析

ＤＮｉ—ａｇＤＮｉ，ＡＨｏＩＧＹｎｊｎ，ＥＧＪＭａｉａ
（ｏｅｅｏｌｔｃｌｎｉｅｒｇＺｅａｇＵｉｒｔ，ｎｚｏ１０７ＣｉａＣｌｇｆｅｒａＥｇｎｅｉ，ｈｊｎｎｖｓｙＨａｇｈｕ３０２，ｈｎ）ｌＥｃｉｎｉｅｉ
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｍｐｏｅｔｅｏｔｕｏｔｇｉｔｒｉｎｏｅｉｖｒｒｕｄｒｒｃｉｅａｓｏｔｏｍｅｈｄｗｈｃｏｉｅｅｒｐｔｉｅｓｒｃ：ｉｒｅｏｉｒｖｈｕｐｔｌｅｄｓｔｆｔｎｅｔｎｅｅｔｒｌｄ，ａｃｎｒｌｔｏｉｈｃｍｂｎｓｔｅｅｉｖｖａｏｏｈｅｉｆｏｈｔｃｎｒｌｈｏｙａｄｔｅｐｅｉｔｅｃｎｒｌｈｏｓｐｏｏｅ．Ｔｅｅａａｙｉｏｔｂｌｙｆｒｒｐｔｔｅｃｎｒｌａｄｔｅｐｅｉｔｅｃｎｒｌａｏｔｏｔｅｒｎｈｒｄｃｉｏｔｅｒｗａｒｐｓｄｖｏｔｙｈｎｔｎｌｓｓｆａｉｔｏｅｅｉｖｏｔｎｈｒｄｃｉｏｔｓｈｓｉｉｏｖｏｗ
第２８卷第７期
２１０１年７月
机
电
工
程
Ｖｏ．．１２８Ｎｏ７
ＪｕｎｌｏｃａｉａｏｒａｆＭｅｈｎｃｌ＆ＥｅｔｃｌＥｇｎｅｎｌｃｒａｎｉｅｒｇｉｉ
Ｊ１０１ｕ．２ห้องสมุดไป่ตู้１

基于重复和PI控制的中频逆变器复合控制方案

ｔｃｉｎＴｉｏｔｌｍｅｈｄｉｅｉｅｔ０Ｈｚａｄ５５ＷｎｅｅａｅｎａＴ３０２０ＤＰＴｅｒｓｌｐｖｓｅｔ．ｈｓｃｎｒｔｏｓｖｒｆｄｗｉａ４０ｎ．ｋｉｖｒｒｂｓｄｏＭＳ２Ｆ４Ｓ．ｅｕｔｒｅｏｏｉｈｔｈｏｔａｈｒｐｓｄｓｓｍａｃｉｖｏｄｓｅｄ — ｔｔｅｏａｃｓｗｅｌａｙａｃｐｒｒａｃ．ｈｔｅｐｏｅｙｔｃｎａｈｅｅｇｏｔａｙｓａｅｐｒｒｎｅａｌｓｄｎｍｉｅｏｔｏｅｆｍｆｍｎｅＫｅｒｓｍｅｉｍ— ｑｅｃ；ｉｖｒｒｒｐｔｉｅｃｎｒｌｙｗｏｄ：ｄｕｆｕｎｙｎｅｅ／ｅｉｖｏｔｅｒｔｅｔｏ
２逆变器的数学模型
图１示出４０ｚ单相全桥逆变器等效电路。０Ｈ其４００Ｈｚ串联谐振滤波环节由滤波电抗和滤波
ＷＵｏｗｅ，ＤＵＡＮｈｎＸＨａ — ｉＳａ — Ｈ，ＹＩＤｅｇｎ — ａｇ，ＬＩＢａｇｙｎＵｎ — ｉ
（ａｈｎｎｖｒｏｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＷｕａ３０４Ｃｉ）ＨｕｚｏｇＵｉｓｆＳｉｃｎｅｈｏｇ，ｈｎ４０７，ｈｎｅｅｏａ
ＦｕｄｔｎＰｏｅｔＳｐｏｅｙＮｔｎｌｔｒｌｃｅｃｏｎａｉｎｏｈｎ（ｏ５２７２）ｏｎａｉｒｊｃ：ｕｐｒｄｂａｉａＮａｕａｉｎｅＦｕｄｔｆｉａＮ．０３００ｏｔｏＳｏＣ

重复和PI复合控制在光伏逆变器中的应用

ｒｃａｙ，ａｄｔｅｈｒｎｃｃｎｅｔｏｈｒｕｒｎｓｅｆｃｉｅｙｄｃｅｓｄｎｈａｍｏｉｏｔｎｆｔｅｇｉｃｒｅｔｉｆｅｔｌｅｒａｅ．ｄｖＫｅｏｄ：ｈｔｖｌｉｙｔｍ；ｇｉ— ｏｎｃｅｎｅｔｒｙｗｒｓｐｏｏｏｔｃｓｓｅａｒｄｃｎｅｔｄｉｖｒｅ；ＰＩｃｎｒｌｅｅｉｖｏｔｏ；ｃｍｐｕｄｃｎｒｌｏｔｏ；ｒｐｔｉｅｃｎｒｌｏｏｎｏｔｏｔ
摘要：化光伏并网逆变器性能的关键在于控制方法的改进。Ｐ控制很难做到对交流信号进行无静差优Ｉ跟踪，重复控制动态性能较差。研究了重复控制和Ｐ控制复合控制方法在单相光伏并网逆变器中的应用，而Ｉ分析了复合控制下系统的稳态误差，行了重复控制器的设计。仿真结果证明，统不但能获得良好的动态进系
ＥＥＴＲＣＤＲＶＥ２１Ｖｏ．２Ｎｏ８ＬＣＩＩＯ２１４．
电气传动２１０２年第４２巷第８期
重复和Ｐ复合控制在光伏逆变器中的应用Ｉ
曾晓生，苹，杨林旭成（南理工大学电力学院广东省绿色能源技术重点实验室，东广州５０４）华广１６０
１引言

基于pi+重复控制的单相逆变器研究

基于pi+重复控制的单相逆变器研究文章标题：基于Pi+重复控制的单相逆变器研究1. 背景介绍单相逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置，广泛应用于太阳能发电系统、电动汽车充电桩等领域。

而在单相逆变器的控制算法中，Pi+重复控制是一种常见的控制策略，具有较好的动态性能和稳定性。

本文将围绕基于Pi+重复控制的单相逆变器进行深入探讨。

2. Pi+重复控制原理及特点Pi+重复控制是一种混合控制方法，结合了比例积分控制和重复控制的优点。

在单相逆变器系统中，Pi+重复控制可以有效抑制谐波、提高电流质量，并且具有良好的鲁棒性和动态响应。

其控制原理涉及到频率锁定环（PLL）和电流环控制，能够实现高精度的交流电压输出。

3. Pi+重复控制在单相逆变器中的应用通过Pi+重复控制算法，单相逆变器可以实现高效、稳定的能量转换。

该控制策略在太阳能逆变器、UPS电源系统、电动汽车充电桩等领域得到广泛应用，为系统提供了可靠的电能输出。

4. Pi+重复控制的优化与改进随着电力电子技术的发展，对Pi+重复控制算法的优化和改进势在必行。

结合深度学习、模糊控制等新技术，可以进一步提高单相逆变器系统的性能和效率。

5. 个人观点及总结在单相逆变器研究领域，Pi+重复控制作为一种有效的控制策略，为系统的稳定运行和高质量能量输出提供了重要支撑。

未来，随着新技术的不断涌现，Pi+重复控制算法必将迎来更加广阔的应用前景。

通过对基于Pi+重复控制的单相逆变器进行深入研究，我们不仅可以更好地理解其工作原理和特点，还能够为相关领域的工程实践提供有力支持。

期待本文能为您带来对单相逆变器控制策略的深入理解，并激发更多关于Pi+重复控制算法的思考和探索。

在单相逆变器系统中，Pi+重复控制算法是一种常见的控制策略，具有较好的动态性能和稳定性。

但是，随着电力电子技术的发展和需求的不断增加，对Pi+重复控制算法的优化和改进变得尤为重要。

本文将继续探讨Pi+重复控制算法的优化与改进，并展望未来该算法在单相逆变器系统中的应用前景。

一种新型控制策略在单相逆变器中的应用

维普资讯
第４ｌ卷第８期
２０年８月０７
电力电子技术
ＰｏｒＥｌｃｒｎｉｓｗｅｅｔｏｃ
Ｖ）４１Ｎ．（－．ｏ８ｌ
Ａｕｇｓ，０７ｕｔ２０
一
种新型控制策略在单相逆变器中的应用
李德华，余錾，张志远，余敬东
统中周期性跟踪误差的一种非常好的控制方法。它并不追求很高的动态特性，而是利用扰动的 “ 重复
性 ” 一规律，记忆 ” 动发生的位置，据相应的这 “ 扰根
控制规律，针对性地修正输出波形，从而在稳态条件
波形的输出。Ｏ控制量包括一些工作状态量和故障Ｉ／
复杂控制策略的系统中。主电路采．Ｌ一
、＿－－
．．．．．．．．．．．．．．．．．．一
用单相全桥的拓扑结构：出输
采用工频变压
Ｊｔｌ＝ＬＦ’＿＿１。Ｊ奉Ｊ Fra bibliotek －＜ｌ＜
噘
十
状态的输入及控制市电和逆变的切换等：同时系统
藤
图１逆变器的系统框图
下实现对给定信号的完美跟踪。
为此．出了将重复控制技术与传统ＰＤ控制提Ｉ相结合的控制方法．在改善波形质量的同时保证了系统具有较好的动态响应能力。该控制方法已成功用于５ＶｋＡ单相逆变器样机。
（州中恒电气股份有限公司，江杭州杭浙３０５）１０３

基于PID和重复控制的三相四桥臂逆变器的研究

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．。

UPS电源逆变环节嵌入式重复控制系统的改进

ｔｏｔｕｔｒｎｈｏｔｎａａｔｒｆｔｅｓｓｅｗｅｅｄｓｒｅ．ｅｅｌｔｎｍｏｅｆｔｅ５ｚＵＰｌｓｏｒｌｒｃｕｅａｄｔｅｉｓｍｐｒａｔｒｍｅｅｓｏｈｙｔｍｒｅｃｉｄＴｈｍｕａｉｄｌｈ０ＨＳｃｏｅｌｐｐｂｏｏｏｉｖｒｏｔｏｙｔｍｓｄｓｇｅｎＳＥＲ．ｅｒｓｌｈｗｈｔｔｅｐｏｏｅｏｔｏｃｅａｔｂｌｅｔｅｏｔｕｎｅｔｃｎｒｌｓｓｅｗａｅｉｎｄｉＡＢＴｈｅｕｔｓｏｔａｈｒｐｓｄｃｎｒｌｈｍｅｃｎｓａｉｚｈｕｐｔｓｓｉ５ｚｓｎｖｌＳａｃｓ－ｆｅｔｅｗａｅｆｒＵＰＳｉｖｒｏｔｏｙｔｍ．０Ｈｉｅｗａｅｗｅｌｏｔｅｆｃｉｖｏ。ｉｖｅｔｃｎｒｌｓｓｅｎ
图１重复控制器内模结构
２基于嵌入式重复控制器
上述重复信号发生器，可看作是以周期为步长的纯积分环节，它虽然可实现理论上无静差，但却对稳定性和鲁棒性不利。因此，实际系统多采用经改进的重复信号发生器。图２为一种常用的改进方案［］嵌入１：式重复控制方案。图２，为输入信号；为误差信号；中ｒｅｙ为输出信号；．为重复控制器叠加于输入ｒ上的校正量｝Ｕｒｄ为扰动信号。各环节意义为：。为周期延时正反馈环ＺＮ节对误差进行逐周期地积分，为每基波周期对输Ｎ出信号的采样次数；辅助补偿器Ｑ是为了增强系统（）鲁棒性而设计的；超前环节的作用是使控制器根据上周期的误差信息在下一周期提前是拍发出校正量，是为超前步长；比例系数Ｋ最终确定校正量ｒ的幅值；补偿器ＳＺ改造被控对象特性，证系统稳定；（）保Ｐ（）Ｚ是控制对象的传递函数。重复控制器对指令的跟踪存在至少一个周期的滞后。为保证对指令变化的迅速跟踪，实际的ＵＳ系统Ｐ常在前述基础上增加参考输入经锁相处理后到被控对象的前馈。这种结构被称为嵌入式重复控制结构。

基于重复控制的SPWM逆变电源死区效应补偿技术

A Compensation Strategy for Dead-time Effect of SPWM Inverters Based on Repetitive Control
Duan Shanxu Sun Zhaohui Zhang Kai Kang Yong Wuhan Chen Jian China ）（ Huazhong University of Science & Technology Abstract 430074
图2 逆变器死区效应波形图
（ b ） VT1 理想驱动波形（ d ） VT1 实际驱动波形（ f）电流 i 极性检测（ h）误差电压（ a ）理想 SPWM 波形 V * AN （ c ） VT2 理想驱动波形（ e ） VT2 实际驱动波形（ g）实际 SPWM 波形 V AN
430074 ）
在 SPWM 逆变器中，为防止同一桥臂的上下管直通现象，必须注入一定的死区时间，
死区会导致逆变器的输出波形畸变，即死区效应。在分析了死区时间对单相 SPWM 逆变器输出波形特性的影响的基础上，提出了一种基于重复控制的死区补偿控制策略，该控制方法可有效地改善输出电压的波形畸变，并在一台单相 400Hz、 5.5kW 装置上进行了详细的实验验证，实验结果表明了该补偿策略的有效性和实用性。关键词：正弦脉宽调制中图分类号： TM464 逆变器死区重复控制补偿
（ i）实际输出电压相当于理想输出电压和误差电压之和
Fig.2 图1 Fig.1 单相全桥 SPWM 逆变器主电路原理图 The main circuit of single-phase SPWM inverter

改进重复控制技术在逆变器中的应用

的一个热点。
率远远高于基波频率，变器的动态特性主要取逆决于输出滤波器和所接的负载。设计与实验中用到的逆变电源的主要技术参数如下：直流输入电
压Ｅ＝４０Ｖ，０额定输出电压Ｖｏ３输出频一２０Ｖ，
Ｋｅｗｏｄ：ｅｅｉｖｏｔｏＰＤｉｖｒｅｙｒｓｒｐｔｉｅｃｎｒｌｔｎｅｔｒ
随着计算机网络及信息技术的发展，变电逆源正越来越广泛地应用到国民经济的各个领域。
输出电压谐波含量是衡量逆变电源的一项重要指
确。常规重复控制器设计不适合于电源系统。针对模型的不精确，出了新型的改进重复Ｐ提Ｄ控制器。首先
分析了重复控制器的基本原理，其次给出了改进重复ＰＤ控制器设计的具体步骤。该控制运用到一台４０Ｈ。０ｚ
５５ｋ的逆变器上。．ｗ实验结果表明，该方案可得到稳态时较小的谐波畸变和突变负载时的快速响应。关键词：重复控制Ｐ逆变器Ｄ
流）不是一个恒值。对线性负载，也负载电流呈正弦变化，对非线性负载，载电流则呈非正弦变而负
逆变器每个部件上的损耗可以等效为一个与滤波
电感串联的小阻尼电阻Ｒ。由于逆变器的开关频
化口。因此，］如何降低逆变电源带非线性负载时的波形失真，高电源品质，当前逆变电源研究提是
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改进重复控制技术在逆变器中的应用

LCL型并网逆变器中重复控制方法研究

LCL型并网逆变器中重复控制方法研究一、概述随着可再生能源的快速发展，光伏、风电等分布式发电系统在电力系统中占据了越来越重要的地位。

由于分布式发电系统具有随机性、间歇性和不可调度性等特点，其并网过程对电力系统的稳定性、电能质量等方面带来了挑战。

为了解决这些问题，并网逆变器作为连接分布式发电系统与电网的关键设备，其控制策略的研究具有重要意义。

在并网逆变器的控制策略中，重复控制方法以其独特的优势受到了广泛关注。

重复控制方法基于内模原理，通过构建一个与电网电压基波周期相同的内部模型，实现对电网电压基波频率谐波的完全跟踪和无静差控制。

这种方法不仅能够有效地抑制电网电压波动对并网电流的影响，还能提高并网电流的波形质量，使其更好地跟踪电网电压。

本文旨在研究LCL型并网逆变器中的重复控制方法。

LCL型并网逆变器具有结构简单、效率高、滤波效果好等优点，在分布式发电系统中得到了广泛应用。

由于其滤波电感的存在，使得LCL型并网逆变器的控制变得更为复杂。

如何在保证并网电流波形质量的前提下，提高LCL型并网逆变器的稳定性和动态响应能力，是本文研究的重点。

本文首先介绍了LCL型并网逆变器的基本结构和数学模型，分析了其控制难点和现有控制策略的不足。

详细阐述了重复控制方法的原理及其在LCL型并网逆变器中的应用。

在此基础上，本文提出了一种改进的重复控制策略，通过引入预测算法和优化滤波器设计，提高了重复控制方法的性能。

通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性和优越性。

本文的研究成果对于提高LCL型并网逆变器的性能和稳定性，促进分布式发电系统的发展具有重要意义。

同时，也为其他类型的并网逆变器控制策略的研究提供了有益的参考和借鉴。

1.1 背景介绍随着全球能源结构的转变和可再生能源的兴起，太阳能光伏发电已成为全球新能源领域的一大热点。

光伏发电以其清洁、可再生和可持续的特性，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

随着光伏系统的规模不断扩大和并网技术的不断提升，如何确保光伏并网逆变器的稳定性和电能质量成为了研究的重点。

UPS逆变器的重复控制器参数的仿真分析

UPS逆变器的重复控制器参数的仿真分析1 引言在逆变器中，采用SPWM技术,虽然控制方法简单，且易实现,但是同时也带来了很大的谐波成分。

为了使逆变器输出在任何负载下都能够保证很高的精度，降低THD，提高系统的动态响应，一些复杂的控制思想已在逆变器的控制系统中得以应用，如滑模变结构控制、极点配置、模糊控制等。

重复控制策略最初是用于机械运动领域，但近年来其在逆变器中应用的优势越来越受到关注。

这是由于在逆变器中，因非线性负载等众多因素引起的干扰一般都为高频且具有周期性，最终这种性质的干扰将导致输出波形的失真并具有重复性，所以利用重复控制器的特殊性质，能够大大消除输出波形的谐波。

本文通过仿真研究，也进一步证明了利用重复控制技术来抑制谐波，降低THD，效果极佳。

但是关于重复控制器中补偿器的设计，通常采用试凑法，尚未总结出一个普遍规律。

本文试图通过进一步探讨补偿器的选择对误差的收敛精度和收敛速度的影响，总结其设计方案，并通过Matlab仿真证明，给出结论。

2 重复控制器原理及参数选取分析重复控制器能够特别有效地矫正周期性畸变的输出波形,保证输出波形精确跟踪给定。

仿真中，给定为220V,50Hz的参考波，逆变器未加重复控制器前，输出波形参见图1（由于周期性扰动），加了重复控制器后，稳态时的输出波形参见图2。

经对比，重复控制的优点显而易见。

重复控制器的基本框图参见图3，它是基于控制理论中的内模原理，即如果希望控制系统对某一参考指令实现无静差跟踪,那么产生该参考指令的模型必须包含在稳定的闭环控制系统内部。

它把当前时刻t0输出与给定的误差e0不仅传到A（见图3），而且记忆下来，过了一个周期T后，把t0＋T误差e1与e0相迭加后，传递到控制对象中进行控制，如此反复，即便输出与给定的误差e=0，A处仍有信号。

图3中虚线框中为重复控制器的内模，它实现了误差的记忆功能；N为一个周期内采样的次数，P(z)为逆变器的输出与输入的离散传函，可以通过测绘输出响应曲线获得，或者建立系统状态方程获得；S(z)须自行设计，用来修饰P(z)的参数，它的作用就是在中低频内与P(z)对消，而在高频内使P(z)增益急剧衰减；Q存在于重复控制器的内模之中，它是影响系统稳态精度与误差收敛速度的关键参数，是本文主要讨论的对象；zk是用来弥补系统相位差的一个量。

谐波补偿重复控制及其在逆变器控制中的应用

ｗｈｅｎｎａｎｄｉｎｉｓｅｖａｌｕａｔｅｄｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｃｏｍｐｒｅａｄｗｉｔｌｌｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｏｌ（ＣＲＣ），ｉｔ
ＲｅｐｅｔｉｉｔｖｅＣｏｎｔｒｏｌＳｃｈｅｍｅｆｏｒＨａｒｍｏｎｉｃＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｉｔｏｎｉｎＩｎｖｅｒｔｅｒｓ
ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｅｐｒｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｏｌｒｓｃｈｅｍｅｃａｎａｃｈｉｅｖｅｌｏｗｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅｔｒａｃｋｉｎｇｅｒｒｏｒｏｒｆｐａｒｔｉｃｕｌａｒｈａｒｍｏｎｉｃ
电气传动Biblioteka ２０１３年第４３卷
第８期
ＥＩ正ＣＴＲＩＣＤＲＩＶＥ２０１３Ｖｏ１．４３Ｎｏ８
．
谐波补偿重复控制及其在逆变器控制中的应用
杨豪，赵军红，朱雁南，刘岳滨（第二炮兵工程大学，陕西西安７１００２５）
最后。将该谐波补偿重复控制应用于单相ＰＷＭ逆变器的波形控制中，通过仿真实验证明了其正确性和有效性。

一种新颖的改进型重复控制器的设计

它源于重复控制内模原理，降低重复控制系统使用的数据存储空问，它将重复控制作为主要控制方法，通过电感电流反馈来降低输出滤波器的谐振峰值，同时还增加了系统的稳定性，简化了重复控制器的设计。
统的ＰＤ控制并不能获得良好的控制效果。重复Ｉ控制方法的提出解决了这一问题。
重复控制是Ｔｎｕ．Ｉｏｓ于１８９１年提出的一种用于消除系统谐波干扰的控制方法 ¨，基于内模１
原理，它将系统的外部调节信号的动态模型植入控制器，以获得稳态误差为零的特性，对干扰能实
现无静差抑制。而，然由于重复控制器周期性的积分特性，除误差的过程通常需要几个积分周期，消因此不可避免的影响到系统的动态性能。不少学者对此展开了研究，不同程度地改进了重复控制
一
种新颖的改进型重复控制器的设计
郑崇峰，陈敏，钱照明
（江大学电气工程学院，浙江浙杭州３０２）Ｉ１０７
摘
要：提出了一种新颖的改进型重复控制策略，克服了传统重复控制器内模使用过多数据存储空
间的缺点。同时，计中加入电流内环，在设增加系统的稳定性。详细分析了新型控制器的模型，出了给
个周期为的输入信号或干扰信号，则有
ｒｔ：ｒ（）（ —Ｔ）（）１
［一Ｔ＜ｔ≤０时，（）（）当ｒｔ＝ｔ］
收稿日期：０５—１ —２２０１１
１６
其模型如图１示，将此模型串联插入控制所

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改进重复控制技术在逆变器中的应用
作者：唐勇奇赵葵银发布时间：2006-8-28 11:22:00
[摘要]：重复控制是改善非线性负载下输出电压波形的一种有效技术。

但在逆变电源中，由于模型的不精确，常规重复控制器设计不适合于电源系统。

针对模型的不精确，提出了新型的改进重复PD控制器。

首先分析了重复控制器的基本原理，其次给出了改进重复PD控制器设计的具体步骤。

该控制运用到一台400 Hz，5.5kw真的逆变器上，实验结果表明，该方案可得到稳态时较小的谐波畸变和突变负载时的快速响应。

随着计算机网络及信息技术的发展，逆变电源正越来越广泛地应用到国民经济的各个领域。

输出电压谐波含量是衡量逆变电源的一项重要指标，由于负载的影响，尤其是在非线性负载的作用下，输出电压的波形差。

对逆变器波形控制系统而言，其指令是按正弦变化的，其扰动（即负载电流）也不是一个恒值。

对线性负载，负载电流呈正弦变化，而对非线性负载，负载电流则呈非正弦变化。

因此，如何降低逆变电源带非线性负载时的波形失真，提高电源品质，是当前逆变电源研究的一个热点。

现有许多解决方案试图通过提高系统的响应速度，来抑制负载的扰动、改善输出波形。

例如，无差拍控制、多环反馈技术、模糊控制等，都取得了一定的效果。

但这些控制方法对控制速度要求较高，且需检测多个变量，硬件成本高，故难于在实际产品中大量应用。

本文提出一种改进的重复控制与PD（比例微分）控制相结合的控制方案，利用重复控制器来跟踪周期性参考指令信号，减小输出电压谐波，同时利用PD控制改善系统的动态性能。

1 逆变器模型分析
然而，通过理论分析来求阻尼电阻R的值很困难。

DSP可以很方便地改变输出频率，进而拟合逆变器的幅频特性。

可以通过该方法拟合求得逆变器的传递函数，确定阻尼电阻R的值。

再将逆变电源的技术参数代入式（1），并离散化后，可以得到其离散传递函数为
2 重复控制的基本原理
重复控制技术是利用负载扰动的周期性规律，“记忆”扰动发生的位置，有针对性地逐步修正，改善输出波形，在稳态条件下得到很好的输出波形，而且控制器仅需要一个电压环反馈，且无须很高的控制精度，结构简单，易于实现。

重复控制思想是源于控制理论的内模原理，能消除所有包含在稳定闭环内的周期性误差的一种控制方案。

在随动系统中，若产生参考信号的“模型”被包含在稳定的闭环系统内，那么该系统的输出就能够无静差地跟踪参考输入信号口。

图2虚线内为重复控制器，当误差е周期性重复出现时，重复控制器的输出逐周期累加；当e为0时，重复控制器的输出并不消失，只是停止变化，维持上次的波形，并且周期性的输出此波形。

在实际系统中，重复控制器一般直接嵌入常规控制环路内，“嵌入式”结实际上把重复控制器当作给定量的校正器使用。

重复控制器可以看作以周期为步长的纯积分环节。

在重复控制系统的实现过程中，必须产生周期性的控制信号，用以消除周期性参考输入或扰动引起的周期性误差。

文献中详细分析了重复控制对输出波形的校正效果和校正措施，证明了重复控制是一种有效的波形补偿方法。

3 改进的重复控制器
由于假定指令和扰动都是周期重复性的，所以本来很难实现的“超前”控制可以延迟至下一周期的适当时刻来获得“超前”性。

例如在本周期将控制量延迟（K-8）拍，等效于在下一周期提前8拍实施。

3.4 PD控制器
数字PD控制由于算法简单、易于设计、成本低廉、鲁棒性好，已被广泛应用于许多工业控制系统。

取1.72kHz控制环带宽和60°的相角裕度。

数字PD控制器可被设计成
3.5 系统参数的确定
重复控制器的参数选取很关键，不合适的参数将—导致系统输出波形质量不理想，甚至输出不稳定。

只有选取合适的参数，才能保证重复控制器，起到真正意义上的控制效果。

4 实验结果
为验证上述控制器的效果，制作了一台400Hz，5.5kW的样机。

实验装置的逆变器主电路如图la所示，控制电路以TMS320F240 DSP为核心实现上述的控制方案，实验参数按前面给出的技术参数，以最常用的整流桥输入→大电容滤波→电阻负载作为非线性负载。

图4示出了实验波形，由图4a、图4b可以看出，在无重复控制器（采用SPWM控制）时，输出波形出现严重的平顶现象；而采用重复控制方案后，输出波形有了明显的改善，电压输出的正弦度较好。

采用动态信号分析仪（型号为HEWLET-TP ACKARD 35670A）观察两种不同情况下的输出电压总谐波失真THD值，得到未加重复控制器前的THD＝3.059％，加入了重复控制器后的THD＝0.754％，可见，重复控制对抑制谐波失真的效果十分明显。

图4c、图4d为突加、突减负载时的输出波形，波形的稳定性好，响应快速。

5 结论
重复控制是解决为整流负载供电时波形畸变较大的有效手段，可以有效抑制逆变器系统的重复性扰动，使系统输出稳态精度高。

实验证明，采用改进的重复控制技术的逆变电源对输出电压的谐波失真有较好的抑制效果，即使负载为非线性负载时输出波形也有很好的质量，具有良好的电子管压调节能力。

该控制方法具有良好的稳定输出特性和非常好的鲁棒性。