基于dsp的逆变电源数字控制技术的研究（可复制）.pdf

墒季”西南交通大学硕士研究生学位论文第随着现代科技的迅速发展,逆变电源的应用越来越广泛。同时,各行各业对逆变电源的性能也提出了更高的要求。好的逆变电源输出波形要求不但具有高的稳态性能,还应有快的动态响应。单一的控制策略很难同时满足这两方面的要求。因此,各种控制策略取长补短、相互渗透,构成复合控制器,是一种趋势所在。本文讨论了当今各种比较流行的数字控制策略的优缺点,重点分析了无差拍控制和重复控制这两种控制策略的控制原理,并对其控制算法做了适当改进。无差拍控制动态性能极佳,但其稳态性能不理想,尤其是在带非线性负载时输出电压波形的总谐波畸变较大;而重复控制恰恰相反,它有着很好的稳态性能,但由于周期延迟环节的存在,控制指令不是立即输出,而是滞后一个参考周期才输出,使其动态性能较差。本文采用单相全桥拓扑结构为逆变器主电路,建立了它的连续状态空间模型和离散状态空间模型,分析了它的开环输出特性,并分别阐述了改进的无差拍控制器和重复控制器参数的设计方法。文章提出将改进的无差拍控制和重复控制这两种控制策略相结合,组成复合控制策略。利用建立了控制系统的仿真模型,仿真实验结果证明该复合控制策略能使逆变电源获得理想的稳态和动态性能。最后介绍了以高性能数字信号处理器?刂坪诵牡哪姹涞缭纯刂葡低车软硬件设计。关键词:逆变电源;无差拍控制;重复控制;复合控制;
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第一章绪论引言西南交通大学硕士研究生学位论文随着各行各业控制技术的发展和对操作性能要求的提高,许多行业的用电设备都不是直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源,而是通过各种形式对其进行变换,从而得到各自所需的电能形式。而逆变就是对电能进行变换和控制的一种基本形式,它完成将直流电变换成交流电的功能。现代逆变技术是研究现代逆变电路的理论和应用设计方法的学科,这门学科综合了现代电力电子开关器件技术、现代功率变换技术、模拟和数字电子技术、际酢⒖9氐缭醇际鹾拖执刂萍际醯榷嘀质涤蒙杓萍际酰驯还惴旱用于工业和民用领域中的各种功率变换系统和装置中。早期的逆变电源,只需要其输出不断电、稳压、稳频即可,然而,今天的逆变电源除这些要求外,还必须环保无污染,即绿色环保逆变电源。同时随着网络技术的发展,对逆变电源的网络功能也提出了更高的要求。高性能的逆变电源必须满足:叩氖淙牍β室蚴偷氖涑鲎杩梗快速的暂态响应,稳态精度高:榷ㄐ愿撸矢撸煽啃愿撸低的电磁干扰;悄芑完善的网络功能。显然,这些要求的实现离不开数字化控制技术5ù车哪姹涞缭床捎媚D饪刂萍际酰梅椒ǹ刂平峁贡冉铣墒欤积累了大量的设计经验,但是模拟控制存在着许多固有缺点:捎谌斯さ魇云骷拇嬖冢缈傻鞯缥黄鳎贾律式档图翱制系统的一致性差;骷匣叭绕莆侍獾拇嬖冢贾履姹涞缭词涑鲂阅芟陆担踔导致输出失败;飞痘淮眩圆捎媚D饪刂频耐恍秃诺哪姹涞缭矗舨改动硬件,同时升级是不可能的,每一个新型的逆变电源都要求重新设计、制造控制系统;第虿捎么罅康姆稚⒃<偷缏钒澹贾掠布杀酒ǜ撸低车目煽性下降;D饪刂频哪姹涞缭吹募嗫毓δ苡邢蓿坏┏鱿止收希O牖指凑
器某鱿趾涂刂评砺鄣钠毡榉⒄梗沟媚姹涞缭吹目刂萍际醭湃鬃槌筛呖煽啃缘拇蠊婺D姹涞缭床⒘T诵邢低常迪指髂?橹姹涞缭吹氖涑鲆8俚氖且桓霭凑夜媛杀浠母ㄐ藕拧K杂性,使得控制对象模型的高阶性、不确定性、非线性显著增加。西南交通大学硕士研究生学位论文第常,技术人员必须亲赴现场。近年来,数字化已经成为信息社会的主流。随着高性能数字信号处理化、智能化和网络化的方向发展。逆变电源采用数字控制相对模拟控制,具有以下明显优点:刂频缏方峁辜蚪嘟舸眨蟠蠹蚧擞布缏返纳杓疲岣吡讼低的抗干扰能力;杓坪椭圃炝榛睿刻ǖ缭醇涞囊恢滦院茫坏└谋淞丝刂品椒ǎ只需修改程序即可,无需变动硬件电路,大大缩短了设计研制周期:子诓捎孟冉目刂品椒ê椭悄芸刂撇呗裕沟媚姹涞缭吹闹悄芑程度更高,性能更完美;刂葡低车目煽啃愿撸苊饬四承┠D庠<赡懿钠疲低澄し奖悖坏┏鱿止收希梢院芊奖愕耐ü齊接口或涌诨騏接口进行调试、故障查询、历史纪录查询、软件修复、控制参数的在线修改等,甚至还可以通过网线远程操作,提供远程服务;的均流控制和通讯。可见,数字化是逆变电源发展的主要方向,然而,也存在着挑战。原因是逆变电源是一个复杂的电力电子装置,是一个多变量、非线性、时变的系统,因此对它的控制存在着困难。目前的困难主要来自于:同于一般的开关电源的常值控制。在闭环控制下,给定信号与反馈信号的时间差就体现为明显的相位差。这种相位差与负载是相关的,这就给控制器的设计带来了困难。姹涞缭吹氖涑雎瞬ㄆ鞫韵低车哪P陀跋旌艽螅淙氲缪沟牟ǘ度和负载的性质、大小的变化范围往往比较大,这些都增加了控制对象的复杂谑质絇,都存在一个开关周期的失控区间:一般是在每个开关周期