给出了实际应用中内模，补偿器和重复控制器周期延迟的优化设计方法，推导了重复控制器的稳定判断条件和收敛指标。复控制器的设计基于3kVA UPS的硬件和控制参数，以及重复控制器关键参数的设计过程。
重复控制器的稳定性判断条件的基础上验证了设计结果的稳定性。计结果经Matlab软件验证，仿真结果表明，加入重复控制器后，逆变器输出电压与非线性负载的总谐波失真值可显着降低。控制逆变器。复控制器; UPS; Matlab的;稳定性验证中图分类号：TN911？ 34文件编号：A货号：1004？ 373X（2013）22？ 0164？ 04简介变频器输出电压失真（总谐波失真（THD）是衡量稳态输出性能的重要指标。
选择和设计变频器的硬件系统时，THD值输出电压主要取决于驱动控制参数通常，通过增加逆变器系统的控制增益，可以将逆变器输出电压的THD值降低到一定程度。于各种实际因素，例如由数字控制引起的计算延迟以及寄生电感和寄生电阻的影响，在一定程度上增加控制增益将导致系统的不稳定性。此，不建议通过简单地增加控制增益来降低逆变器的输出电压失真，效果非常小。制[1]鉴于上述问题，基于重复控制技术，基于逆变器的双回路控制器结构，还引入了重复控制单元以进一步改进逆变器的稳态性能。重点关注重复控制器结构，原理和稳定性判断条件后，在3 kVA逆变器平台的基础上进行了重复控制器的详细设计，仿真验证了Matlab软件，显示逆变器在逆变器中。控制器添加重复控制单元可以有效地改善UPS在稳定状态下的性能。复控制的结构和原理重复控制是基于内部模型原理的控制思想。重复命令应用于逆变器的波形校正时，基本思想是假设在前一个基本周期中发生的波形失真将在同一时间重复。一个基本时期。这种假设下，控制器根据给定信号的误差和每个开关周期的反馈信号确定所需的校正信号，然后在该周期的同一时间将该信号叠加在原始控制信号上。一步基本消除在以下基本周期中会发生的重复失真[2]。1显示了逆变器重复控制系统的框图。
图中，[r]是正弦参考信号; [y]是逆变器的输出电压; [e]是误差信号; [d]是等效的周期性干扰; [z]是周期性延迟链路; [N]是基本周期的样本数; [C（z）]是重复控制回路的补偿器，[P（z）]是逆变器的闭环控制对象，图中的阴影部分是发电机的内部单元。复信号。线框部分是完全重复控制器单元。了确保输出到正弦参考控制的跟踪速度不受重复控制器的限制，这里介绍的重复控制器以集成的形式添加到逆变器控制结构中[3]，也就是说，闭环系统的最终控制。令由预期的参考信号和控制器的重复计算结果叠加。复控制器的组件如下所述。复信号发生器的内部模型内部模型是指在稳定的闭环控制系统中包含外部输入或干扰信号的数学模型。实际情况中，当逆变器的输出具有非线性负载时，作为干扰信号的负载电流是非正弦的，它包含基波的多个谐波和基频的积分频率另外，考虑死区效应等。线性扰动因子，如果不需要对所有这些干扰进行静态跟踪，则意味着为每个谐波建立内部正弦模型，并且所需的内部模块权重可以是多个，这将使控制系统过于复杂。当注意，由死区和非线性负载扰动引起的误差信号在每个基本周期中精确地重复相同的波形，即干扰是重复的。此，内部模型被设想如下[2，4]：从等式（3）可以注意到，当Q的值小于1时，命令的结果呈现一定的静态差异。此，在实际实施过程中，有必要综合考虑驱动输出的稳态指标和系统的稳定性来选择Q值。实际设计中，补偿器[C（z）]补偿[P（z）]的频率范围作为已知干扰信号的频率范围的函数，从而可以避免设计[C（z）]。复杂了。时，认为重复控制本身不能抑制频率大于采样频率一半的干扰信号。此，不必为所有高频带补偿[P（z）]。于上述情况，补偿器的设计形式如下[5]：方程（4）主要由三部分组成：重复控制增益[Kr]，高级链路[zk]和滤波器[S（z）]。复控制增益通常采用小于1的正常数，用于控制所添加的补偿量的强度。[Kr]减小时，误差收敛速度减慢并且稳态误差增加，但系统的稳定性得到改善。
链路[zk]充当相位补偿链路，以补偿由逆变器控制对象和滤波器引入的总相移，从而导致低音频带中的近零相移和中频。波器[S（z）]是重复控制器的一个非常重要的部分，其功能主要体现在三个方面：它首先校正逆变器控制对象的低频段的增益。一方面，必须补偿逆变器的最高谐振峰值，以免损害系统的稳定性，而且还改善直接通道的高频衰减特性，系统的稳定性和承受高频干扰。延迟周期链路，有必要强调的是，以促进内部模式的分析，周期性延迟键[ZN]从阴影区域的单元内部芯片中删除，但在现实中[ZN ]不是一个单独的单元，但它也是内部模型单元的一部分，延迟特性是重复控制系统内部模型的固有属性。此，完整的内模型表达式[11-z-N？ Z-N]可以从图1中推导出来，其可以理解为由两部分组成的内部模块单元：周期性积分和周期性延迟。中[z-N]位于重复控制系统的前向信道上，延迟一个周期的控制信号。制信号和逆变器的干扰信号都是周期性的，控制信号对下一个周期有一定的进展。外，由于补偿器[C（z）]包含相位链路[zk]，因此从系统稳定性的观点来看，周期性延迟链路[z-N]也是必要的[3，6]。定性分析稳定性由图1虚线区域中重复控制器的输入/输出关系决定。
述方程式可用于获得N个根，然后系统的稳定性可根据根分布。特征方程的所有解都在单位圆中时，可以确定重复控制系统是稳定的。是，恒温阀芯上面的等式按顺序更高，并且根的解决方案非常麻烦。如，对于50 Hz的参考频率和20 kHz的采样频率，N = 400.但是，分析表明当系统稳定时，存在[zi <1]， [zi]是上述特征方程的根，并且对于方程[zN = Q（z）-C（z）对于P（z）]必须存在[ziN <1]，[ ziN = Q（zi）-C（zi）P（zi）<1]，即，只要满足[Q（z）-C（z）P（z）<1]，系统必须稳定。公式表明，在控制器运行的频段中，只要[Q（z）-C（z）P（z）]模块小于1，就可以保证控制系统的稳定性[ 4，7]。敛指数的验证设计和仿真为了验证上面重复的控制器设计理论，本文设计并模拟了一个基于3 kVA逆变器的重复控制器。变器采用双回路电压和电流控制结构，为了提高逆变器的瞬态性能，逆变器的电压和电流回路为比例控制器。频器如表1所示。于变频器在没有负载的情况下阻尼最小，因此振动最严重，控制最困难。此，重复控制器的设计必须基于空载。据3 kVA逆变器的硬件参数和控制架构，闭环的闭环传递函数可以如下获得：保留足够稳定的余量并防止添加控制器重复，逆变器的瞬态性能受到影响。
虑到[Q = 0.6]，我们发现问题在于重复控制的结果具有静态差异，但这在实际应用中不是问题，增加了重复控制器旨在提高现有逆变器的稳态性能。并不是要完全消除固有的周期性错误。据先前的理论分析，已知重复控制系统的稳定性需要以下条件：可以看出，本工作在于设计补偿器[C（z）]，使得公式（13）被核实。想情况下，如果补偿器补偿[P（z）]使得[KrzkS（z）P（z）]等于0.6并且没有相位延迟，则收敛速度为重复命令是最快的。
实际条件下，当由于各种因素在高频带中补偿[P（z）]时，难以满足上述要求。此，在实际设计中，通常认为仅在截止频率的限制内满足要求。了保证重复控制器的稳定性和最快的收敛速度，这里也设计了重复控制增益[Kr = 0.6]，滤波器设计为点的方程（14）系统的稳定性和易于实现。示的第一阶[10]的低通滤波器：从图2（b）的放大的局部视图可以清楚地看出，频带中的[KrS（z）P（z）]的相位角平均值和低值不等于0°。
此，还需要使用主链路[zk]进行相位补偿，并将[KrS（z）P（z）]的相频特性曲线向上记录在低频带中。变器电压的输出频率为50Hz，目标是：让[KrS（z）P（z）]的相频特性曲线的值接近0°约50Hz。面的部分放大表明[KrS（z）P（z）]在50 Hz附近具有约4.2°的相位延迟，然后可以设计前向链路[5]中的[k]如下：图2的放大局部视图中的幅度曲线。3（b）示出的[20lgKrzkSzPz]中低频率的频带的值是-4.438和-4.665之间，也就是说，的[KrzkSzPz]的值为约0.6 ，一个可以在中低频段看到的值。复稳定性控制所需的充分条件，并且由于中频和低频带的值[Q（z）-KrzkS（z）P（z）]接近于零，因此控制的收敛速度重复是最快的。于上述重复控制设计思想，使用Matlab软件对非线性负载的逆变器输出进行仿真。真结果如图4所示（电压：100 V /格，电流：10 A /格）。以看出，在基于逆变器的原始双回路控制添加重复控制器之后，输出电压的稳定状态的THD指数从8.5％降低到5％并且改进非常明显。
论本文主要研究基于降低驱动器输出电压THD值的重复控制器。究内容不仅包括重复控制器的原理，结构和稳定性约束，还着重介绍了3 kVA逆变器硬件和控制的详细参数，并给出了详细的设计方法。复控制器。后，利用Matlab软件模拟了逆变器输出的非线性负载，仿真结果表明，基于逆变器的闭环控制，增加了重复控制器。
大大降低了逆变器的非线性负载。出电压的THD值可以有效地提高逆变器在稳态下的性能。
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