電壓型逆變器控制系統(tǒng)設計的可視算法研究.pdf

1、隨著電力電子技術的飛速發(fā)展和各行各業(yè)對電氣設備控制性能要求的提高，逆變技術越來越重要，對電源質(zhì)量的要求也在不斷提高。在逆變電源中控制是其核心，控制系統(tǒng)的設計對逆變電源輸出電壓質(zhì)量有著重要的作用。
　　本課題研究的是電壓型逆變器控制系統(tǒng)設計的可視算法，利用數(shù)據(jù)可視化算法整定PI電壓調(diào)節(jié)器參數(shù)，分析了兩種控制策略，一種是輸出濾波器里的電感(和逆變橋相連的電感)瞬時電流為內(nèi)環(huán)，輸出負載電壓為外環(huán)的雙環(huán)控制，另一種是在此雙環(huán)控制基礎引入輸

2、出濾波器中的電容電壓，輸出負載電流正反饋的控制方法，推導出系統(tǒng)具體的傳遞函數(shù)，在負載為無窮大時利用數(shù)據(jù)可視化算法對外環(huán)PI電壓調(diào)節(jié)器參數(shù)整定，在滿足頻域性能和時域性能性能指標中選取較優(yōu)的參數(shù)，兩種控制效果互相滲透，得到的輸出波形質(zhì)量都較高。
　　首先研究了PI控制器參數(shù)整定的數(shù)據(jù)可視化算法，由于PI控制器優(yōu)化參數(shù)的結果形式往往不是有限個解析解而是某些范疇的無數(shù)個數(shù)值解，而在設計PI控制器時采用數(shù)據(jù)場可視化的方法可以清楚地在全局范圍

3、內(nèi)展現(xiàn)諸設計參數(shù)與設計效果的因果關系。通過取不同數(shù)據(jù)場交集，可將彼此矛盾且又互相制約的問題可視化，最終得出比較好的控制效果參數(shù)。
　　再分析了單相SPWM逆變電源的工作原理，在單相逆變電源中應用這種數(shù)據(jù)可視化算法，對加入控制策略的逆變器系統(tǒng)進行數(shù)學構建，得出相應的傳遞函數(shù)，把非線性方程都轉(zhuǎn)化為關于受控對象頻率響應的信息來繪制圖形，得到滿足頻域性能的最佳控制參數(shù)域，再在此基礎上利用時域性能指標尋優(yōu)，從而比較容易選取既滿足頻域性能指標

4、要求又滿足時域性指標能要求的控制參數(shù)。
　　最后根據(jù)單相SPWM逆變電源抽象出的數(shù)學模型，建立完整的單相SPWM逆變電源仿真模型，對圖形整定的外環(huán)電壓PI參數(shù)進行分析，得出了數(shù)據(jù)可視化整定的控制系統(tǒng)參數(shù)，有著較強的魯棒性和較快的動態(tài)響應特性的特點，而且當系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或負載擾動時，其穩(wěn)態(tài)輸出特性也較好；從諸仿真結果中可以看出，在這種數(shù)據(jù)可視算法整定的PI控制器參數(shù)作用下，輸出電壓波形均具有較低的THD值，同時還獲得了良好的穩(wěn)態(tài)和