大幅提高稳定性 重复控制对逆变器的作用

在逆变电源的设计中，稳定性是非常重要的一环，因此如何达到最佳的稳定性就是设计者们一直追求的。目前逆变电源的稳定性可以通过DSP的重复控制来实现。DSP的重复控制能够周期性的控制指令信号，从而减少输出电压谐波，与此同时提升电流环控制的动态性能。

重复控制的基本理论

重复控制是基于内模原理的一种控制思想。它的内模数学模型描述的是周期性的信号，因而使得$闭环控制系统能够无静差地跟踪周期信号。单一频率的正弦波是典型的周期信号，它的数学模型为：

那么只要在控制器前向通道串联上与输入同频率的正弦信号，就可以实现系统的无静差跟踪。重复控制也多用数字控制方式。离散后的重复控制内模为：

式中：N为一个周期的采样次数

基于内模原理的理想$重复控制系统的前向通道上含有一个周期性延时环节，不可避免它会导致动态性能较差。到目前为止，要实现高性能的控制效果，最为有效的方法有如下两种：一是直接重复控制，引入前馈，通过前馈提高动态响应，其系统结构如图1所示;二是嵌入式重复控制，它在重复控制器侧加入PI调节器，通过PI调节来提高动态性能，其系统结构如图2所示。

图1直接重复控制系统框图

图2嵌入式重复控制系统框图

理想重复控制器Q(z)=l，当扰动的角频率ωd是输入信号角频率ωr的整数倍，即ωd=nωr时，可以得到z-N=1，就是说，理想的$重复控制器可以消除任意次谐波，可以对小于采样频率的1/2下的任意次谐波进行无差跟踪。所以本文中提出的控制器通过重复内模来抑制周期性干扰，实现稳态特性，PI控制提供动态补偿，该控制器兼顾了$PI经典控制设计简单，实现方便的优点，同时弥补了重复控制单周期延时的缺点。

逆变器控制系统设计

图3为基于DSP的$逆变器系统控制方案的示意图，如果系统引入电感电流内环，不仅可以增加系统的稳定性，还能适当降低谐振峰值。因此，在重复控制电压外环的内部加入电流内环，构成重复控制双环，可以增加重复控制系统的稳定性，还能降低补偿器设计难度。

图3 基于DSP的逆变器控制图

系统模拟部分主要是功率电路和接口电路，数字部分。接口电路是设计时需要特别考虑的，它需要实现数据的转换(A/D，D/A)，针对不同的A/D，还需要特别设置电平转换电路。而$门极驱动电路不仅要提供足够的能量以驱动功率模块，还需要隔离，以保护数字芯片。最后通过数字部分的编程，实现数字控制。

本篇文章主要介绍了DSP控制算法对逆变器的作用，其大大提高了逆变电源的稳定性。通过文章当中细致的讲解希望大家能够从中收获知识，以便应用到自己的设计当中。