逆变电源双环控制技术的研究与设计
单相逆变器重复控制和双环控制技术研究
单相逆变器重复控制和双环控制技术研究单相逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的设备，广泛应用于太阳能光伏发电系统、无线电通信系统等领域。
在单相逆变器的控制技术中，重复控制和双环控制是两种常用的控制策略。
本文将介绍这两种控制技术的原理和特点，并对其研究进行探讨。
首先，重复控制是一种周期性控制策略，通过周期性地叠加可调谐的谐波信号来消除输出电压中的各谐波分量，提高电压波形的质量。
重复控制的基本原理是通过周期重复地改变脉宽和脉冲间隔来控制输出电压的谐波分量。
在重复控制中，首先将原始交流电压信号通过一组谐波振荡器分解成几个谐波成分，然后分别调节这些谐波成分的幅值和相位，合成与原始信号相似的控制信号，通过PWM (Pulse Width Modulation) 方式控制逆变器的开关器件，获得期望电压输出波形。
相较于传统的PWM控制技术，重复控制具有以下优点：一是重复控制能够较好地抑制谐波污染，改善输出电压的波形质量；二是重复控制不需要额外的滤波器，减少了系统的成本和复杂性；三是重复控制适用于各种逆变器拓扑结构，具有广泛的应用范围。
但是，重复控制技术也存在一些问题，例如在低功率因数或部分负载情况下，可能会导致电流谐波增加、控制动态性能下降等。
另一种常用的单相逆变器控制技术是双环控制。
双环控制是基于内环控制和外环控制的思想，通过内环和外环两个控制环来分别控制逆变器的电流和电压，提高逆变器的性能和稳定性。
具体来说，内环控制主要负责控制逆变器的电流，通过调节电流环的控制参数，实现对电流的精确控制；外环控制则主要负责控制逆变器的电压，通过调节电压环的控制参数，实现对电压的精确控制。
双环控制技术通过内环和外环之间的相互作用，使得整个控制系统具有更好的鲁棒性和稳定性。
与重复控制技术相比，双环控制技术具有以下优点：一是双环控制技术能够实现更高的控制精度和稳定性；二是双环控制技术能够适应不同的工作状态，具有更好的动态响应性能；三是双环控制技术能够通过调整环节的控制参数，实现对逆变器的柔性控制。
逆变器电压电流双环控制设计及研究
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６— ４ ７ ２ ９ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ０ ６
逆 变 器 电压 电流 双 环 控 制 设 计 及 研 究
孙 静， 曹 炜， 苏 虎， 杨道 培
２ ０ ０ ０ ９ ０ ）
（ 上海电力学院 电气工程学 院 ， 上海
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ｃｕｒ ｒ ｅ ｎ ｔ
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第３ １卷 第 ２期
２ ０ １ ５年 ４月
上
ｏ ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０ １ ５
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐｏ ｗｅ ｒ
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逆变电源双环控制技术的研究与设计
逆变电源双环控制技术的研究与设计【摘要】通过对逆变电源的数学模型分析，以电感电流和电容电压为反馈量进行闭环控制。
双环控制方案的电流内环扩大逆变器控制系统的带宽，使得逆变电源动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。
最后，通过仿真和实验结果，表明所设计的双环控制策略具有电流跟踪快速，电压稳定稳定的特点。
1 引言交流移动设备使用量越来越多，如何将直流电源变为稳定的电能提供给设备已成为研究热点。
近年来4G技术的快速发展，移动应急通信基站需要大量的逆变电源。
在研项目正在建设一个移动电源研究平台，将直流电通过一台逆变电源转变成设备所需的交流电源，该逆变器是系统的一个关键部件。
在此为移动逆变电源研究平台设计了以电感电流和电容电压为反馈变量双闭环的控制策略，通过该逆变电源，为移动交流用电设备提供稳定可靠的电能。
2 逆变电源的工作模式逆变电源工作在如图1所示的四象限模式下，实现能量从交流侧移动设备和储能电池的双向流动。
一、三象限逆变电源向移动负载设备输出电能，二、四象限逆变电源从移动设备回收能量。
3 逆变电源的模型电流内环控制结构框图如图3，经过电流霍尔采集逆变电源输出电流与设定电流值做差运算，通过调节，产生给定信号。
设定电压前馈叠加电容电压，在输出滤波电感上得到电流控制信号。
可得电流环传递函数图4 电压外环控制结构框图电压外环控制结构框图如图4，经过电压霍尔采集输出电压信号与设定值做差运算，通过调节，产生给定信号。
电感电流信号前馈得到电流的误差信号，乘上电流霍尔系数1/ ，叠加电感电流，在输出电容上形成输出电压信号。
可得电压环传递函数5 仿真与实验逆变电源的参数如下，直流侧电源电压Vd = 200V，开关频率10KHz，三角载波峰值5V，电流霍尔0.2V/A，电压霍尔100：1，滤波电感1mH，滤波电容30uF，负载20Ω。
仿真波形如下图5在0.0875秒，设置负载突变为10Ω。
输出电压的动态响应过程为2m秒，动态响应速度快，波形质量无明显变化。
逆变器双环控制算法仿真研究
逆变器双环控制算法仿真研究王川川，朱长青，顾闯（军械工程学院河北石家庄050003）摘要：经典PID 控制算法在逆变器中获得广泛应用，但控制效果和精度有待改进和提高，针对此问题，研究了双环控制算法在逆变器控制中的应用，给出了双环控制逆变器的结构，设计了电压环和电流环的控制参数。
在MATLAB/Simulink 软件中构建了双环控制逆变器的仿真模型，通过仿真，验证了控制参数选择的可行性，证明逆变器在采用双环控制算法时具有好的输出性能。
关键词：逆变器；双环控制；MATLAB/Simulink ；仿真中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1674－6236（2011）04-0078-04Research on inverter ’s double loop control algorithm by simulationWANG Chuan -chuan ，ZHU Chang -qing ，GU Chuang（Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003，China ）Abstract:The classical PID control algorithm is extensively used in inverter ，but its control precision should be improved ，Being aimed at this problem ，double loop control algorithm in inverter's control is researched in this paper.The composition of inverter using double loop control algorithm is given ，and the parameters'of voltage and current are designed.Simulation model of inverter by using double loop control algorithm is constructed .By the way of simulation ，the choose of control parameters are tested and verified ，and it's proved that the inverter has good output performances when double loop control algorithm is used.Key words:inverter ；double loop control ；MATLAB/Simulink ；simulation收稿日期：2010-09-30稿件编号：201009115作者简介：王川川（1985—），男，河南濮阳人，博士研究生。
针对基于双环控制和重复控制的逆变器设计研究
针对基于双环控制和重复控制的逆变器设计研究
摘要：研究了一种基于双环控制和重复控制的逆变器控制技术，该方案在电流环和瞬时电压环之外附加了一个重复控制环。
在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后，根据无差拍原理设计的双环控制器使逆变器达到了很快的动态响应速度;位于外层的重复控制器则提高了稳态精度。
该方案在一台基于DSPTMS320F240控制系统的PWM逆变器上得到验证。
引言
随着闭环调节PWM逆变器在中小功率场合中的大量使用，对其输出电压波形的要求也越来越高。
高质量的输出波形不仅要求稳态精度高而且要求动态响应快。
传统的单闭环系统无法充分利用系统的状态信息，因此，将输出反馈改为状态反馈，在状态空间上通过合理选择反馈增益矩阵来改变逆变器一对太接近s域虚轴的极点，增加其阻尼，能达到较好的动态效果。
单闭环在抵抗负载扰动方面与直流电机类似，只有当负载扰动的影响最终在输出端表现出来以后，才能出现相应的误差信号激励调节器，增设一个电流环限制启动电流和构成电流随动系统也可以大大加快抵御扰动的动态过程。
瞬时值反馈采取提高系统动态响应的方法消除跟踪误差，但静态特性不佳，而基于周期的控制是通过对误差的周期性补偿，实现稳态无静差的效果，它主要分为重复控制和谐波反馈控制。
本文提出了一种基于双环控制和重复控制的逆变器控制方案，兼顾逆变器动静态效应，另外使用状态观测器提高数字控制系统性能。
逆变器数学模型
单相半桥逆变器如图1所示，L是输出滤波电感，C是输出滤波电容，负。
SPWM逆变器双环数字控制技术研究开题报告
SPWM逆变器双环数字控制技术研究开题报告1. 研究背景随着电力电子技术的不断发展和应用的广泛推广， SPWM逆变器已经成为电力电子领域中最常用的一种逆变器，广泛应用于电力变换、电机控制、绿色能源等领域。
当前， SPWM逆变器的研究主要集中在控制策略、效率提升、电磁干扰、热管理等方面。
然而，采用传统模拟控制方法的逆变器在控制精度、动态响应和抗干扰能力方面存在较大的局限性。
因此，提高逆变器控制系统的自适应性、稳定性和可靠性，以及降低系统的传感器数目，成为逆变器研究的重点方向。
2. 研究目的本文的研究目的是采用双环数字控制技术，结合SPWM逆变器的特点，设计一种具有高性能和高精度的SPWM逆变器控制模块，提高逆变器的控制精度、动态响应和抗干扰能力，降低系统的传感器数目，提高系统的整体性能和可靠性。
3. 研究内容（1）SPWM逆变器原理及其控制策略研究本文对SPWM逆变器的原理和控制策略进行了研究，详细分析和阐述了SPWM逆变器的结构、原理、输出调制方式及其影响因素；介绍了传统的SPWM逆变器控制策略和其优缺点，分析了控制误差、动态响应、抗干扰性等问题，并对SPWM逆变器进行了状态空间控制理论分析。
（2）双环数字控制技术研究本文采用双环数字控制技术，构建SPWM逆变器控制模块，利用数字控制器采集逆变器的反馈信号，实现逆变器的电流控制和电压控制。
采用飞行时间测量技术，采集电压反馈信号，引入PI控制器并进行参数整定，实现稳定的电压控制；采用电流采样技术，应用双环控制策略，对逆变器输出电流进行控制，提高逆变器控制系统的稳定性和抗干扰能力。
（3）SPWM逆变器控制实验验证本文设计了实验平台，验证了所提出的SPWM逆变器控制模块的可行性。
实验结果表明，所设计的SPWM逆变器控制模块的电流控制和电压控制均具有很好的稳定性和控制精度，同时也具有良好的抗干扰能力。
与传统的模拟控制方式相比，所提出的数字控制方式具有更好的动态响应和整体性能，具有很好的应用前景。
SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究.wps
SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究在目前逆变电源的控制技术中，滞环控制技术和SPWM控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。
滞环控制技术开关频率不固定，滤波器较难设计，且控制复杂，难以实现；SPWM控制技术开关频率固定，滤波器设计简单，易于实现控制。
当二者采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略时，均能够输出高质量的正弦波，且系统拥有良好的动态性能。
对于SPWM变频电源，采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略，工程中参数设计往往采用试凑法，工作繁琐，误差较大。
本文详细介绍了SPWM变频电源主要的控制参数设计准则和方法，对于快捷、准确地选择合适的闭环参数，有很大的实践应用价值。
2系统简介图1 双闭环控制的SPWM变频电源系统构成简化图图1为系统构成简化图，该系统由主电路和控制电路两部分组成。
逆变电源主电路采用以IGBT为开关器件的单相逆变电路, 采用全桥电路结构，经过LC低通滤波器，滤去高频成分，在滤波电容两端获得相应频率的光滑的正弦波。
虚线框包括的是控制电路，电压电流瞬时值双闭环反馈控制是由输出滤波电感电流和输出滤波电容电压反馈构成的。
其外环为输出电压反馈，电压调节器一般采用PI形式。
电压外环对输出电压的瞬时误差给出调节信号，该信号经PI调节后作为内环给定；电感电流反馈构成内环，电流环设计为电流跟随器。
电流内环由电感电流瞬时值与电流给定比较产生误差信号，与三角形载波比较后产生SPWM信号，通过驱动电路来控制功率器件，保证输出电压的稳定，形成典型的双环控制。
在实际应用中采用电流内环之外还设置电压外环的目的除了降低输出电压的THD外，还在于对不同负载实现给定电流幅值的自动控制。
3SPWM变频电源的线性化模型由于SPWM变频电源中存在着开关器件，因此是一个非线性系统，但因为一般情况下，SPWM变频电源的开关频率远高于调制频率，故可以利用传递函数和线性化技术，建立起SPWM变频电源的线性化模型[1]，如图2所示。
双环控制逆变器设计方案及流程
双环控制逆变器设计方案及流程
一、初始设计准备
1.定义逆变器规格
（1）确定输出功率和频率要求
（2）确定输入电压和电流范围
2.确定控制策略
（1）选择双环控制策略
（2）确定内外环控制方案
二、电路设计
1.搭建逆变器电路原型
（1）设计逆变器拓扑结构
（2）选择适合的功率器件
2.设计双环控制电路
（1）设计内环电流控制回路
（2）设计外环电压控制回路
三、PCB设计
1.绘制逆变器PCB布局
（1）安排电路元件位置
（2）确保信号和功率线路分离2.进行PCB布线
（1）连接电路元件
（2）确保地线和供电线宽度
四、控制程序设计
1.编写双环控制程序
（1）编写内环电流控制算法（2）编写外环电压控制算法
2.硬件与软件调试
（1）调试控制算法
（2）确保逆变器正常工作
五、性能测试
1.进行逆变器性能测试
（1）测试输出功率和效率
（2）测试控制响应速度
2.优化设计方案
（1）根据测试结果调整设计参数（2）进行性能再测试。
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逆变电源双环控制技术的研究与设计
【摘要】通过对逆变电源的数学模型分析，以电感电流和电容电压为反馈量进行闭环控制。
双环控制方案的电流内环扩大逆变器控制系统的带宽，使得逆变电源动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。
最后，通过仿真和实验结果，表明所设计的双环控制策略具有电流跟踪快速，电压稳定稳定的特点。
1 引言
交流移动设备使用量越来越多，如何将直流电源变为稳定的电能提供给设备已成为研究热点。
近年来4G技术的快速发展，移动应急通信基站需要大量的逆变电源。
在研项目正在建设一个移动电源研究平台，将直流电通过一台逆变电源转变成设备所需的交流电源，该逆变器是系统的一个关键部件。
在此为移动逆变电源研究平台设计了以电感电流和电容电压为反馈变量双闭环的控制策略，通过该逆变电源，为移动交流用电设备提供稳定可靠的电能。
2 逆变电源的工作模式
逆变电源工作在如图1所示的四象限模式下，实现能量从交流侧移动设备和储能电池的双向流动。
一、三象限逆变电源向移动负载设备输出电能，二、四象限逆变电源从移动设备回收能量。
3 逆变电源的模型
电流内环控制结构框图如图3，经过电流霍尔采集逆变电源输出电流与设定电流值做差运算，通过调节，产生给定信号。
设定电压前馈叠加电容电压，在输出滤波电感上得到电流控制信号。
可得电流环传递函数
图4 电压外环控制结构框图
电压外环控制结构框图如图4，经过电压霍尔采集输出电压信号与设定值做差运算，通过调节，产生给定信号。
电感电流信号前馈得到电流的误差信号，乘上电流霍尔系数1/ ，叠加电感电流，在输出电容上形成输出电压信号。
可得电压环传递函数
5 仿真与实验
逆变电源的参数如下，直流侧电源电压Vd = 200V，开关频率10KHz，三角载波峰值5V，电流霍尔0.2V/A，电压霍尔100：1，滤波电感1mH，滤波电容30uF，负载20Ω。
仿真波形如下
图5在0.0875秒，设置负载突变为10Ω。
输出电压的动态响应过程为2m秒，
动态响应速度快，波形质量无明显变化。
图6带整流桥负载，输出电压波形谐波低，电能质量高。
6 结论
双环控制方案的逆变电源动态响应加快，带宽范围大，输出电压的谐波含量小，非线性负载适应能力强。
参考文献：
[1]郭志坚，于少娟，兖文字PWM逆变器双闭环控制的仿真研究[J]工业控制计算机.1013（8）：77-78.
[2]杨旭，裴云庆，王兆安.开关电源技术[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
[4]徐德鸿，陈治明，李永东等.现代电力电子学[M].北京：机械工业出版社，2012.。