基于DSP無差拍控制的逆變電源研究

引 言
    隨著高性能DSP控制器的出現(xiàn)，采用數(shù)字化控制的UPS電源已成為現(xiàn)在研究的熱點?；贒SP實現(xiàn)的數(shù)字雙閉環(huán)控制能有效提高電源系統(tǒng)的抗干擾能力，降低噪聲，提高效率和可靠性，進一步有利于電源的智能化管理、遠程維護和診斷。在逆變器的多種控制策略中，重復(fù)控制技術(shù)能有效消除非線性負載和干擾引起的波形畸變；滑模變結(jié)構(gòu)控制方法能使系統(tǒng)運行于一種滑動模態(tài)，能保證系統(tǒng)的魯棒性；模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制不依賴控制對象的數(shù)學模型，適應(yīng)于非線性系統(tǒng)；無差拍控制能夠瞬時控制電壓，對負載有很強的適應(yīng)能力，有輸出總諧波畸變少，損耗少等優(yōu)點； PID控制簡單，并具有好的可靠性；新型數(shù)字化PID控制更能取得滿意的控制效果。各種控制策略各有優(yōu)缺點，如果能把其中的兩種或幾種控制技術(shù)結(jié)合運用，將取得更好的輸出特性?；诖怂枷胩岢鰯?shù)字PID控制和無差拍控制技術(shù)相結(jié)合的控制策略。理論和實踐證明，該方法具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    該系統(tǒng)選用的TMS320F2812芯片是TI公司的TMS320C28x系列中的一種，其指令執(zhí)行速度快，從而可以在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，優(yōu)化系統(tǒng)的輸出特性。
    基于該芯片的逆變電源系統(tǒng)框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)由AC／DC，DC／DC，DC／AC，以及濾波電路和其他輔助電路構(gòu)成。其中，DC／AC逆變器部分是整個系統(tǒng)的重要組成，逆變器采用單相全橋逆變電路，適應(yīng)大功率場合。通過采樣電路采樣得到的輸出電壓和電流經(jīng)過DSP的A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，作為數(shù)字控制器的反饋信號，經(jīng)與給定輸出信號比較后，再經(jīng)過控制算法調(diào)節(jié)器和脈寬調(diào)制器得到SPWM波控制IGBT功率管的通斷，從而改變輸出電壓的值，使其與給定輸入電壓相等。給定參考電壓由軟件方式實現(xiàn)，因此信號穩(wěn)定無溫漂、無干擾。這種控制方法在負載變化較快時仍然能保證輸出電壓不發(fā)生畸變。

2 逆變器控制方案及其參數(shù)設(shè)計
2．1 逆變器建模及其控制策略研究
    如圖2所示，圖中iL為電感電流；iC為電容電流；io為負載電流；uo為輸出電壓；R為逆變器負載電阻，VS1～VS4為逆變控制開關(guān)；r為電路阻尼電阻；L，C組成LC濾波器；E為逆變器輸入直流電源。
    取x(t)=[uo(t)iL(t)]T為狀態(tài)變量，平均電壓ui(￡)和負載電流為系統(tǒng)輸入，則主電路的狀態(tài)方程為：

式中：TS為采樣周期；ω0為二階LC濾波器的諧振角頻率。由此得出的電壓電流離散化狀態(tài)方程為：

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    針對該逆變器所設(shè)計研究的控制方法：采用雙閉環(huán)控制算法調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動靜態(tài)特性，內(nèi)環(huán)采用無差拍控制方法，是一種能夠瞬時控制電壓的有效手段，對負載具有很強的適應(yīng)能力，尤其對非線性負載，輸出波形失真小，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性；外環(huán)采用瞬時值的數(shù)字PI算法，輸出電壓的瞬時值信號直接反饋，與參考正弦電壓比較，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值上，并抑制輸出電壓的畸變。兩種控制算法能互相彌補各自控制上的不足，使系統(tǒng)得到較好的控制效果。
2．2 電流內(nèi)環(huán)
    內(nèi)環(huán)采用干擾無差拍控制策略，結(jié)合離散化狀態(tài)方程和系統(tǒng)主電路圖分析結(jié)果，可以得到無差拍控制實現(xiàn)方法為：

    可以通過采用一個二階預(yù)估方法對負載電流io(k+1)進行預(yù)估有：

  
而iref(k+1)可從外環(huán)控制算法中得出。
2．3 電壓外環(huán)
    電壓外環(huán)采用增量式PI算法，其差分方程可以表示為：

  
    PI調(diào)節(jié)器性能的好壞取決于KP，KI的選取。PI參數(shù)可以從理論上算出，但是由于系統(tǒng)參數(shù)的擾動性，采用仿真調(diào)試的方法來確定具有更實際的價值。
2．4 PWM波的生成
    通過預(yù)估算法得到正弦參考電流iref(k)，再根據(jù)內(nèi)環(huán)控制算法可以算出uI(k)，從而得到開關(guān)的控制時間，即PWM的脈沖時間，從kTS～(k+1)TS的采樣間隔內(nèi)，IGBT的導通時間為：

  
得到導通時間后，要進一步確定DSP中PWM輸出寄存器的值。從而使DSP實現(xiàn)了對IGBT的通斷時間的控制。

3 逆變器控制電路的仿真研究
    搭建逆變器控制方法研究的仿真模型如下：
    主電路參數(shù)：電感L=10 mH，電容C=20μF，額定阻性負載R=50 Ω，開關(guān)頻率fS=1／Ts=10 kHz，直流電源電壓E=310 V，輸出電壓有效值uo=220 V，頻率f=50 Hz。
    逆變器的主電路由直流穩(wěn)壓電源模塊、全橋開關(guān)管模塊、LCR模塊、電壓、電流測量模塊、信號輸入模塊等部分組成；電壓外環(huán)采用Simulink模塊庫中的PI離散控制模塊；電流內(nèi)環(huán)采用S函數(shù)子模塊。仿真結(jié)果如圖3所示。

4 結(jié) 語     通過分析對在不同負載和不同環(huán)境下逆變電路的輸出電壓和電流波形，可以肯定該控制方法的可行性和優(yōu)越性。 欲知詳情，請下載word文檔 下載文檔 來源：現(xiàn)代電子技術(shù) 作者：wangmeng 本站聲明： 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者，如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請及時聯(lián)系本站刪除。 換一批 延伸閱讀 [通信先鋒] 阿維塔、賽力斯已入股！華為引望可能成“中國博世” 9月2日消息，不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司，隨著阿維塔和賽力斯的入局，華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。 關(guān)鍵字： 阿維塔 塞力斯 華為 [美通社全球TMT] Trianz與AWS達成戰(zhàn)略合作協(xié)議，徹底改變云采用和管理方式 加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布，該公司與Amazon Web Services （AWS）簽訂了... 關(guān)鍵字： AWS AN BSP 數(shù)字化 [美通社全球TMT] 人工智能驅(qū)動工具SODA V將顛覆汽車市場，使汽車開發(fā)時間和成本降低90% 倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V，這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具，可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5... 關(guān)鍵字： 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP [美通社全球TMT] 從容應(yīng)對未知風險----解密亞馬遜云科技的韌性之道 北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行，同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風險，如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性，提升韌性，成... 關(guān)鍵字： 亞馬遜 解密 控制平面 BSP [通信先鋒] 中國游戲市場開始復(fù)蘇！騰訊、網(wǎng)易等巨頭縮減在日本投資 8月30日消息，據(jù)媒體報道，騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。 關(guān)鍵字： 騰訊 編碼器 CPU [通信先鋒] 獨立自主！華為董事：致力打造不依賴西方的技術(shù) 8月28日消息，今天上午，2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行，華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。 關(guān)鍵字： 華為 12nm EDA 半導體 [通信先鋒] 華為張平安：數(shù)字世界話語權(quán)最終由生態(tài)繁榮決定！ 8月28日消息，在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上，華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱，數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。 關(guān)鍵字： 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信 [美通社全球TMT] 中國通信服務(wù)公布2024年中期業(yè)績 要點： 有效應(yīng)對環(huán)境變化，經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措，毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著，戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略，塑強核心競爭優(yōu)勢... 關(guān)鍵字： 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟 [美通社全球TMT] NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟成立！自主生態(tài)將帶動產(chǎn)業(yè)鏈高速發(fā)展 北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日，由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)... 關(guān)鍵字： VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP [美通社全球TMT] 軟通動力與長三角投資達成戰(zhàn)略合作 共謀數(shù)字生態(tài)新發(fā)展 北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上，軟通動力信息技術(shù)（集團）股份有限公司（以下簡稱"軟通動力"）與長三角投資（上海）有限... 關(guān)鍵字： BSP 信息技術(shù) [美通社全球TMT] 海南區(qū)6家凱悅系酒店與嵐圖達成戰(zhàn)略合作，共同推動新能源出行體驗 山海路引?嵐悅新程 三亞2024年8月27日 /美通社/ --?近日，海南地區(qū)六家凱悅系酒店與中國高端新能源車企嵐圖汽車（VOYAH）正式達成戰(zhàn)略合作協(xié)議。這一合作標志著兩大品牌在高端出行體驗和環(huán)保理念上的深度融合，將... 關(guān)鍵字： 新能源 BSP PLAYER ASIA [美通社全球TMT] 安嵐攜手妮可?巴菲特開啟療愈之旅 在秋日紅葉的浪漫中療愈身心 上海2024年8月28日 /美通社/ -- 8月26日至8月28日，AHN LAN安嵐與股神巴菲特的孫女妮可?巴菲特共同開啟了一場自然和藝術(shù)的療愈之旅。 妮可·巴菲特在療愈之旅活動現(xiàn)場合影  ... 關(guān)鍵字： MIDDOT BSP LAN SPI [通信先鋒] 不懼美國封鎖！華為：我們給大家提供系統(tǒng)、存儲等 8月29日消息，近日，華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文在中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式上表示，中國科技企業(yè)不應(yīng)怕美國對其封鎖。 關(guān)鍵字： 華為 12nm EDA 半導體 [美通社全球TMT] 尼爾森IQ深耕中國四十載，共繪未來新篇章 上海2024年8月26日 /美通社/ -- 近日，全球領(lǐng)先的消費者研究與零售監(jiān)測公司尼爾森IQ（NielsenIQ）迎來進入中國市場四十周年的重要里程碑，正式翻開在華發(fā)展新篇章。自改革開放以來，中國市場不斷展現(xiàn)出前所未有... 關(guān)鍵字： BSP NI SE TRACE [美通社全球TMT] 第二十二屆跨盈年度B2B營銷高管峰會2025聚焦"營銷競?cè)?，打破市場?nèi)卷實現(xiàn)認知進化" 上海2024年8月26日 /美通社/ -- 第二十二屆跨盈年度B2B營銷高管峰會(CC2025)將于2025年1月15-17日在上海舉辦，本次峰會早鳥票注冊通道開啟，截止時間10月11日。 了解更多會議信息：cc.co... 關(guān)鍵字： BSP COM AI INDEX [美通社全球TMT] 恒久動力 馳騁天地 美孚1號攜手周冠宇邀您縱擎馳騁，勁享駕趣體驗 上海2024年8月26日 /美通社/ -- 今日，高端全合成潤滑油品牌美孚1號攜手品牌體驗官周冠宇，開啟全新旅程，助力廣大車主通過駕駛?cè)ヌ剿鞲鼜V闊的世界。在全新發(fā)布的品牌視頻中，周冠宇及不同背景的消費者表達了對駕駛的熱愛... 關(guān)鍵字： BSP 汽車制造 [美通社全球TMT] 美通社母公司Cision發(fā)布CisionOne平臺，進軍亞太地區(qū)媒體監(jiān)測市場 此次發(fā)布標志著Cision首次為亞太市場量身定制全方位的媒體監(jiān)測服務(wù)。 芝加哥2024年8月27日 /美通社/ -- 消費者和媒體情報、互動及傳播解決方案的全球領(lǐng)導者Cis... 關(guān)鍵字： CIS IO SI BSP [美通社全球TMT] 移遠通信推出大模型解決方案，重塑千行百業(yè)智能邊界 上海2024年8月27日 /美通社/ -- 近來，具有強大學習、理解和多模態(tài)處理能力的大模型迅猛發(fā)展，正在給人類的生產(chǎn)、生活帶來革命性的變化。在這一變革浪潮中，物聯(lián)網(wǎng)成為了大模型技術(shù)發(fā)揮作用的重要陣地。 作為全球領(lǐng)先的... 關(guān)鍵字： 模型 移遠通信 BSP 高通 [美通社全球TMT] 高途公布2024年第二季度未經(jīng)審計業(yè)績 北京2024年8月27日 /美通社/ -- 高途教育科技公司（紐約證券交易所股票代碼：GOTU）（"高途"或"公司"），一家技術(shù)驅(qū)動的在線直播大班培訓機構(gòu)，今日發(fā)布截至2024年6月30日第二季度未經(jīng)審計財務(wù)報告。 2... 關(guān)鍵字： BSP 電話會議 COM TE [通信先鋒] 華為發(fā)布AI百校計劃：培養(yǎng)AI人才 每年獲最高100萬支持 8月26日消息，華為公司最近正式啟動了“華為AI百校計劃”，向國內(nèi)高校提供基于昇騰云服務(wù)的AI計算資源。 關(guān)鍵字： 華為 12nm EDA 半導體 關(guān)閉 文章 專欄 論壇 下載 外包 Datasheet 閱讀 充電吧 21ic專訪 編輯視點 專題 會展 高端訪談 技術(shù) 通信技術(shù) 單片機 測試測量 智能硬件 汽車電子 消費電子 工業(yè)控制 醫(yī)療電子 開發(fā)板 物聯(lián)網(wǎng) 模擬 電源 嵌入式 資訊 新品 應(yīng)用 技術(shù)專訪 基礎(chǔ)知識 新基建 中國芯 互動 論壇 外包 招聘 課程 公開課 在線研討會 TI在線培訓 資源 下載 電路圖 Datasheet 在線計算器 廠商 21ic 官方微信 嵌入式微處理器 21ic微信視頻號 21ic抖音號 本站介紹 | 申請友情鏈接 | 歡迎投稿 | 隱私聲明 | 廣告業(yè)務(wù) | 網(wǎng)站地圖 | 聯(lián)系我們 | 誠聘英才 ICP許可證號：京ICP證070360號    21IC電子網(wǎng) 2000- 版權(quán)所有 京ICP備11013301號 京公網(wǎng)安備 11010802024343號 關(guān)閉