基于改進重復控制的三相四橋臂逆變器研究

基于改進重復控制的三相四橋臂逆變器研究基于改進重復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域中廣泛應用的一種電力轉(zhuǎn)換設備，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撲結構，它能夠通過適當?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器件組成，每個開關器件包括一個開關管和一個二極管。它們通過不同的開關組合進行驅(qū)動，實現(xiàn)六步波的輸出。逆變器的輸入端為直流電源，輸出端為三相負載。逆變器的控制目標是根據(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.重復控制基本原理

重復控制是一種將預期輸出與實際輸出進行比較，通過對比來修正控制信號的方法。它基于周期性的重復，將誤差積分并進行補償，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.改進重復控制策略

為了提高逆變器的輸出性能，傳統(tǒng)的重復控制方法可以進行改進。一種常見的改進方法是采用滑模觀測器來估計逆變器輸出電流，進而實現(xiàn)對逆變器輸出電壓的補償控制。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)響應性能。

5.算法設計

在基于滑模觀測器的改進重復控制中，設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償控制。具體的算法設計流程如下：

（1）建立逆變器輸出電流的數(shù)學模型；

（2）設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行參數(shù)調(diào)節(jié)；

（3）設計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行驗證。

6.仿真結果分析

通過電路仿真軟件對基于改進重復控制的三相四橋臂逆變器進行仿真分析。結果表明，采用改進重復控制算法后，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

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

8.結論

本文通過對基于改進重復控制的三相四橋臂逆變器的研究，設計了一種優(yōu)化控制算法。仿真和實驗結果表明，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)中的應用具有重要意義。在未來的研究中，可以進一步優(yōu)化算法的控制性能，并進行更加全面的實驗驗證本文通過研究和設計了基于改進重復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