基于改進(jìn)重復(fù)控制的三相四橋臂逆變器研究基于改進(jìn)重復(fù)控制的三相四橋臂逆變器研究

1.引言

逆變器是電力電子領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，主要用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。三相四橋臂逆變器是一種常見的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它能夠通過適當(dāng)?shù)目刂品椒▽⒅绷麟娫崔D(zhuǎn)換為三相交流電源，并且具有較低的失真和較高的電機(jī)效率。

2.逆變器工作原理

三相四橋臂逆變器由四個功率開關(guān)器件組成，每個開關(guān)器件包括一個開關(guān)管和一個二極管。它們通過不同的開關(guān)組合進(jìn)行驅(qū)動，實現(xiàn)六步波的輸出。逆變器的輸入端為直流電源，輸出端為三相負(fù)載。逆變器的控制目標(biāo)是根據(jù)輸入電壓的變化實現(xiàn)輸出電壓的恒定，以及盡可能降低輸出電壓和電流的失真。

3.重復(fù)控制基本原理

重復(fù)控制是一種將預(yù)期輸出與實際輸出進(jìn)行比較，通過對比來修正控制信號的方法。它基于周期性的重復(fù)，將誤差積分并進(jìn)行補(bǔ)償，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。在逆變器控制中采用重復(fù)控制可以有效解決逆變器輸出電壓波動和失真的問題。

4.改進(jìn)重復(fù)控制策略

為了提高逆變器的輸出性能，傳統(tǒng)的重復(fù)控制方法可以進(jìn)行改進(jìn)。一種常見的改進(jìn)方法是采用滑模觀測器來估計逆變器輸出電流，進(jìn)而實現(xiàn)對逆變器輸出電壓的補(bǔ)償控制。由于滑模觀測器具有快速的跟蹤和估計能力，它可以提高逆變器的動態(tài)響應(yīng)性能。

5.算法設(shè)計

在基于滑模觀測器的改進(jìn)重復(fù)控制中，設(shè)計了逆變器輸出電流的滑模觀測器，并采用PI控制器來實現(xiàn)對逆變器輸出電壓的補(bǔ)償控制。具體的算法設(shè)計流程如下：

（1）建立逆變器輸出電流的數(shù)學(xué)模型；

（2）設(shè)計滑模觀測器的參數(shù)，并根據(jù)逆變器輸出電壓的誤差進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)；

（3）設(shè)計PI控制器的參數(shù)，并調(diào)整PI控制器的增益以提高逆變器的動態(tài)性能；

（4）通過電路仿真軟件對算法進(jìn)行驗證。

6.仿真結(jié)果分析

通過電路仿真軟件對基于改進(jìn)重復(fù)控制的三相四橋臂逆變器進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，采用改進(jìn)重復(fù)控制算法后，逆變器輸出電流的波動和失真得到了有效的抑制，輸出電壓的穩(wěn)定性和軌跡跟蹤性能得到了明顯的提高。

7.實驗驗證

為了驗證改進(jìn)重復(fù)控制算法的有效性，設(shè)計了三相四橋臂逆變器的實驗系統(tǒng)，并進(jìn)行了實驗測試。實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致，驗證了改進(jìn)重復(fù)控制算法對逆變器輸出性能的提升。

8.結(jié)論

本文通過對基于改進(jìn)重復(fù)控制的三相四橋臂逆變器的研究，設(shè)計了一種優(yōu)化控制算法。仿真和實驗結(jié)果表明，該算法可以有效降低逆變器輸出電壓的波動和失真，提高輸出電壓的穩(wěn)定性和軌跡跟蹤性能。這對于逆變器在工業(yè)控制和電力調(diào)節(jié)中的應(yīng)用具有重要意義。在未來的研究中，可以進(jìn)一步優(yōu)化算法的控制性能，并進(jìn)行更加全面的實驗驗證本文通過研究和設(shè)計了基于改進(jìn)重復(fù)控制的三相四橋臂逆變器，提出了一種優(yōu)化控制算法。通過電路仿真和實驗驗證，發(fā)現(xiàn)該算法能有效地抑制逆變器輸出電流的波動和失真，提高輸出電壓的穩(wěn)定性和軌跡跟蹤