三相逆变电源数字控制技术研究

三相逆变器作为交流供电电源的主要部分,在办公自动化、医药、通讯及国防等各个方面发挥着极其重要的作用。它快速的动态响应、失真度小的输出电压波形,全依赖于控制系统的合理设计。全数字化控制系统的实现,为其提供了可能。 本文在将负载处理为扰动的基础上,建立了三相逆变电源在静止abc、静止αβ0、旋转dq0坐标系下的数学模型,对三种坐标系下数学模型进行了比较,并给出了状态空间平均模型。 给出了单相逆变电源的状态增广系统模拟控制和数字控制方案,并以此为基础分析了将此种控制策略拓展到三相逆变电源系统中应用的可能性。提出了dq0坐标系下的三相逆变器状态增广系统模拟控制方案和数字控制方案,采用极点配置的方法设计控制器,指出这种控制方案更适合于数字控制。理论分析和仿真均证实了该控制器可以快速而有效地抑制扰动,获得高质量的输出电压。数字控制中,为解决数字处理器采样、计算延时引起的逆变电源占空比受限问题,实际系统常采用滞后一拍控制,仿真分析了滞后一拍对数字控制三相逆变器增广系统的影响,说明为了获得更好的控制效果,需要考虑滞后一拍的影响。 基于前面的理论研究,将dq轴下的增广状态反馈控制方案应用在一台50Hz的三相逆变器上并进行了实验。整个控制算法采用TI公司的TMS320F240 DSP芯片来实现。实验结果证明本文采用的控制方案不仅能在稳态时获得低THD的输出电压,而且在负载突变时获得了较好的动态性能。