单相UPS逆变器复合控制策略研究

论文摘要

恒压恒频(CVCF)SPWM逆变器是整个UPS电源的核心部件,随着信息技术的快速发展,对逆变器输出性能的可靠性提出了更高要求。为了使逆变电源在各种负载情况下均能输出谐波含量低、稳态精度高、动态性能好的电压波形,发展出了多种波形控制技术。假设负载为阻性或者把扰动看作输入,分别建立了逆变器的连续状态空间模型和离散状态空间模型,并分析了造成逆变器输出波形畸变的原因,包括死区效应和负载扰动,指出波形控制的必要性。并在MATLAB/Simulink和Saber环境下建立了协同仿真平台,为以后的分析设计打下基础。重复控制源于控制理论中的内模原理,是一种基于周期的补偿控制,能够完全消除周期扰动造成的波形畸变,得到高精度的稳态输出波形。但是由于其自身局限性,系统动态性能难以有更大提高。本论文对重复控制器进行了理论的分析和系统的研究,同时也介绍了重复控制器的参数设计一般方法。并着重讨论了重复控制器系统的稳定性、稳态误差以及误差收敛速度,而且给出了系统稳定的一个充分条件。提出了一种将模糊控制和重复控制相结合的新型复合控制技术。其中模糊控制器用于改善整个系统的动态特性,重复控制器用于改善系统的稳态特性。这两种控制器互为补充、相辅相成,可以使逆变电源系统既能输出高质量的稳态电压波形,同时也具有快速的动态响应。仿真结果论证了本文所提出的复合控制策略的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 SPWM逆变器
• 1.2 逆变器波形控制技术
• 1.3 选题依据
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 逆变器数学模型
• 2.1 单相半桥式PWM逆变器的数学模型
• 2.2 单向半桥式逆变电路的连续空间数学模型
• 2.3 单向半桥式逆变电路的离散空间数学模型
• 2.4 单相逆变器波形畸变的原因
• 2.5 Saber与Simulink协同仿真平台的设计与实现
• 2.6 本章小结
• 3 重复控制技术的原理与分析
• 3.1 重复控制的基本原理
• 3.2 重复控制器的组成结构
• 3.3 重复控制系统的性能分析
• 3.4 本章小结
• 4 采用重复控制理论的逆变电源控制方案
• 4.1 重复控制器的参数设计
• 4.2 系统设计实例
• 4.3 逆变器闭环仿真结果及性能分析
• 4.4 本章总结
• 5 复合控制技术的基本构想与系统仿真分析
• 5.1 复合控制方案的基本思路
• 5.2 复合控制器设计
• 5.3 逆变器复合控制仿真与性能分析
• 5.4 本章总结
• 6 全文总结及展望
• 致谢
• 参考文献