逆变器重复控制算法

重复控制算法研究

       重复控制是一个将过去的控制偏差叠加到当前偏差上，以提高系统跟踪精度和改善品质的控制策略。该方法不仅适用于周期性输入信号的跟踪，还能抑制周期性干扰。

       在设计中，一般期望重复控制在高频段的增益减小，为此常在重复控制中加入低通滤波器，以降低高频噪声的影响。

       重复控制是内模原理的一种应用，通过在控制系统中加入与外部信号动态模型相似的内部模型，实现无静差跟踪。重复控制的核心理论基于周期性信号的数学模型，如单一频率正弦波。在数字实现中，重复控制内模通过离散化方式简化。

       重复控制在单相和三相系统中的应用包括交流逆变电源和PWM整流器。通过引入电流内环或前馈，重复控制可以提高系统的动态响应和稳定性，降低谐振峰值。

       重复控制策略包括基本原理、改进型重复控制、数字实现、补偿器设计、电流内环控制等。基于内模原理的重复控制器通过延迟一个周期后对误差信号进行调节，实现系统的无静差跟踪。

       在分布式发电系统中，基于LCL的逆变器采用改进重复控制（IRC）和有源阻尼方法（GCFAD）进行电流控制。IRC通过增加内模改进环节，实现对高次谐波的更好抑制效果，同时降低系统成本。

       综上所述，重复控制作为内模原理的应用，通过加入低通滤波器和内模环节，提高系统跟踪精度和抗干扰能力，适用于多种控制应用，特别是周期性信号的跟踪和抑制。

三相四线制逆变器并网电流复合控制策略

       本文介绍了一种创新的三相四线制逆变器并网电流复合控制策略，旨在融合PI控制的高速度、PR控制的带宽和精度以及重复控制的全面跟踪特性，以优化并网性能和补偿负载影响。策略通过基波正序电压检测器补偿电流，确保电位基波正序电流三相对称，适应电网电压的畸变和不平衡状态。

       在实际应用中，逆变器内环采用PI控制跟踪直流分量，PR控制针对特定频率谐波，而重复控制处理所有谐波，通过双谐振特性减少PR控制器数量。系统结构中，利用PLL提取电网电压相位，正序电压和电流参考值根据需求计算。面对非理想工况，如电压畸变和不平衡，复合控制策略确保逆变器在这些情况下仍能快速、精确地跟踪并网电流指令，降低谐波和不平衡度。

       具体来看，复合控制策略的仿真结果表明，即使在负荷变化和电压不理想的情况下，逆变器仍能保持三相电流的对称性和中线电流的极小化，显示了该控制策略的有效性和稳定性。

逆变器原理图讲解

       1. 接通直流电源后，逆变器电路首先由Q11和Q14导通，同时Q1和Q13处于截止状态。

       2. 此时，电流由直流电源的正极输出，经过Q11、L（电感）和变压器的初级线圈，最终通过Q14回到电源的负极。

       3. 当Q11和Q14截止时，Q12和Q13开始导通，电流的流动路径转变为从电源正极出发，通过Q13、变压器初级线圈和电感，最后由Q12回到电源负极。

       4. 通过高频PWM（脉宽调制）控制，使得两对IGBT（绝缘栅双极晶体管）管交替工作，从而在变压器初级线圈上形成正负交变方波。这一过程不断重复，最终在变压器上产生交流电压。

       5. 经过LC（电感和电容）交流滤波器的作用，输出端得到的是正弦波交流电压。当Q11和Q14关断时，为了释放存储的能量，在IGBT处并联的二极管D11和D12将能量返回到直流电源中。

逆变器原理

       逆变器的工作原理如下：

       首先，当直流电源接入逆变器电路时，Q11和Q14晶体管会导通，而Q1和Q13则会截止。此时，电流从直流电源的正极流出，经过Q11、电感L或变压器初级线圈，再流经Q14，最后回到电源的负极。

       接下来，当Q11和Q14截止后，Q12和Q13会导通。这时，电流的路径改为从电源正极经过Q13、变压器初级线圈的电感，再流到Q12，最后回到电源负极。

       在上述过程中，变压器初级线圈上形成了正负交变的方波。通过高频PWM（脉冲宽度调制）控制，两对IGBT（绝缘栅双极型晶体管）管交替重复工作，从而在变压器上产生交流电压。

       最后，LC交流滤波器会对这个交流电压进行滤波处理，使得输出端能够形成正弦波交流电压。另外，在Q11和Q14关断时，为了释放储存的能量，会在IGBT处并联二级管D11和D12，使得能量能够返回到直流电源中。

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