UPS逆變器控制方法比較分析

摘要：對(duì)逆變器控制中的各種方法進(jìn)行了對(duì)比分析，簡(jiǎn)要敘述了各種控制方法的控制原理和優(yōu)缺點(diǎn)。最后指出了逆變器控制的發(fā)展方向。 　　關(guān)鍵詞：不間斷電源；逆變器并聯(lián)；數(shù)字控制;　　引言;　　UPS被廣泛地應(yīng)用在保護(hù)敏感負(fù)載，如PC機(jī)，服務(wù)器，醫(yī)療設(shè)備，通訊系統(tǒng)的電源故障或者電源的干擾，為這些重要負(fù)載提供了高質(zhì)量高可靠性的純凈電源。;　　逆變器是UPS的核心，它把直流電轉(zhuǎn)換成用戶所需的穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電。對(duì)于UPS來(lái)說(shuō)，逆變器輸出電壓的質(zhì)量決定了其整體性能。下面對(duì)近年來(lái)的各種控制方法做一個(gè)比較分析。;　　1 目前流行的控制方法評(píng)析;　　半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，在很多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中，應(yīng)用模擬PID控制器獲得了良好的效果。近年來(lái)，隨著數(shù)字控制器的不斷發(fā)展，數(shù)字控制器亦得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字PID控制算法由比例、積分、微分三種算法組成，它克服了模擬PID控制器的許多不足和缺點(diǎn)，可以方便地調(diào)整PID參數(shù)，具有很大的靈活性和很強(qiáng)的適用性。與其它控制方法相比，數(shù)字PID控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：;　　1）PID算法蘊(yùn)含了動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)的主要信息，控制過(guò)程快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)，具有良好的控制效果；;　　2）PID算法在設(shè)計(jì)過(guò)程中不過(guò)分依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)控制效果的影響很小，控制的適應(yīng)性好，具有較強(qiáng)的魯棒性；;　　3）PID算法簡(jiǎn)單明了，便于用單片機(jī)或DSP實(shí)現(xiàn)。
　　
;;; 但是，UPS逆變器采用數(shù)字PID控制算法也有兩方面的局限性。一是系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的控制精度；二是采樣和計(jì)算延時(shí)使得被控系統(tǒng)成為一個(gè)具有純時(shí)間滯后的系統(tǒng)，造成了PID控制器穩(wěn)定域減少，增加了設(shè)計(jì)難度。;　　1.1 預(yù)測(cè)控制;　　預(yù)測(cè)控制可以實(shí)現(xiàn)很小的電流畸變，抗噪音能力強(qiáng)，但是，這種算法要求知道精確的負(fù)載模型和電路參數(shù)，而且有數(shù)值計(jì)算造成的延時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中也是一個(gè)問(wèn)題[1]。;　　1.2 滯環(huán)控制;　　滯環(huán)控制具有快速的響應(yīng)速度，較高的穩(wěn)定性，但是，滯環(huán)控制的開(kāi)關(guān)頻率不固定，使電路工作可靠性下降，輸出電壓的頻譜變差，對(duì)系統(tǒng)性能不利。;　　1.3 無(wú)差拍控制;　　無(wú)差拍控制最先是由卡爾曼提出的，它是一種基于被控制對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的控制方法。無(wú)差拍控制的基本思想是根據(jù)逆變器的狀態(tài)方程和輸出反饋信號(hào)（通常是輸出濾波電容的電壓和電流）推算出下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的PWM脈沖寬度。PWM脈沖寬度是根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)向量和下一采樣時(shí)刻的參考正弦值計(jì)算出來(lái)的，因此，從理論上可以使輸出電壓在相位和幅值上都非常接近參考電壓，由負(fù)載變化或非線性負(fù)載引起的輸出電壓誤差可在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)得到校正。無(wú)差拍控制要求控制脈寬必須當(dāng)拍計(jì)算當(dāng)拍輸出，否則不僅會(huì)破壞了控制特性，甚至還會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于采樣和計(jì)算延時(shí)，要做到當(dāng)拍計(jì)算當(dāng)拍輸出必然使輸出脈沖的占空比受到限制，這就降低了輸入直流電壓的利用率。無(wú)差拍控制的控制參數(shù)是和輸出濾波器參數(shù)、