基于重复和模糊自整定PI控制的逆变器复合控制研究

• 作 者: 巩世昌
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 逆变器 复合控制 电力电子装置 重复控制 模糊自整定PI控制 结构框图

逆变器是电力电子装置的重要组成部分,在各种电能的变换中逆变器起着非常重要的作用。随着电力电子技术的发展,逆变电源得到了广泛的应用和研究,各领域的用电设备对逆变电源的要求也越来越高。动静态性能是逆变电源的主要指标,高质量的逆变电源应该有较高的稳态精度和较快的动态响应速度。因此,逆变器控制策略的选取至关重要。在研究各种数字控制技术的基础上发现只采用单一的控制方法难以同时使得逆变器的动静态性能达到很高的要求。在深入研究重复控制和模糊自整定PI控制的基础上,提出将这两种控制方式相结合形成新的复合控制方法。　　
为进行逆变器控制方法的研究,首先建立了逆变器的数学模型,推导逆变器的传递函数,分析输出特性,并且对造成逆变器输出波形畸变的原因如死区效应、非线性负载等进行了探讨。其次对逆变器的重复控制方法进行了研究,阐述了重复控制的基本思想即内模原理,给出了重复控制系统的结构框图,对各个坏节进行了说明。结合嵌入式重复控制系统的结构讨论了系统的稳定性、稳态误差以及误差收敛速度,明确了系统稳定的条件以及影响稳态误差和误差收敛速度的因数。最后对重复控制系统各个环节进行设计。对模糊控制理论和模糊控制系统进行了阐述,进而提出模糊控制与PI控制相结合的模糊自整定PI控制。随后对模糊自整定PI控制器进行设计,包括PI参数的调整规律、输入量的模糊化、规则库的建立、输出量的解模糊等。　　
在对重复控制和模糊自整定PI控制进行深入研究的基础上,发现这两种控制方法有着一定的互补性:重复控制技术有很高的稳态精度,但是由于存在一个基波周期的延迟,所以动态响应性能欠佳;模糊自整定PI控制动态响应速度高,但是稳态精度偏低。于是提出将这两种控制方法相结合,构成新的复合控制方法。最后给出了三种控制方法的仿真模型,对系统在不同负载和扰动情况下的输出波形进行了仿真验证。仿真结果表明:复合控制兼有重复控制稳态精度高和模糊自整定PI控制动态响应快的优点,在非线性负载或者扰动的情况下表现出优异的控制性能,证明了复合控制设计的合理性。