中频逆变器数字控制延时的线性化近似

为了对逆变电源的控制系统进行准确设计,分析了数字控制延时对逆变器系统性能的影响,并采用Pade近似的方法对其进行近似。首先,给出了延时环节的1~4阶Pade近似,并对相关频率特性进行了比较,Pade阶数越高,近似越精确,但系统越复杂;然后,对一个单相400 Hz逆变器的控制系统进行了设计,采用比例谐振控制,通过对数字控制延时进行Pade近似,提出了考虑延时环节的比例谐振控制器设计方法;最后,通过实验对理论分析进行了验证。实验结果与理论分析相一致。     

基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性加权平均电流控制策略

加权平均电流(WAC)控制因其对LCL型并网逆变器固有的降阶特性而备受关注,通过对逆变器控制系统的环路增益进行零极点对消,达到将三阶系统降为一阶系统的目的。但是,传统WAC控制未充分考虑数字控制延时对系统造成的影响,数字控制延时的存在导致系统无法进行理想降阶,并网逆变器对弱电网的鲁棒性较差。鉴于此,提出了一种基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性WAC控制策略,在耦合点电压前馈通道引入一阶高通滤波器,进而对系统反向谐振峰进行完全补偿,以提高并网逆变器对弱电网的适应性。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性。     

单相并网模型电流控制及数字延时影响研究

并网逆变器作为电能变换的重要一环,其控制算法显得尤为重要。针对单相L型并网逆变器将模型电流控制应用其中,得到了一种参数易于整定的逆变并网控制算法且适用性强。为满足工程实践要求,分析了数字控制延时对系统稳定性的影响,并给出了控制参数修正方法;同时在计算并网逆变器给定输出电压时,对于数字控制延时的影响给出了电网电压反馈值合适的相位补偿。最后通过仿真与实验验证了模型电流控制的适用性及补偿数字控制延时影响的有效性。     

基于DSP的有效消除数字控制延时的UPS逆变器多环控制策略

基于逆变器离散动态模型提出了一种高性能UPS逆变器多环控制方案,在数字控制UPS逆变器中,控制延时是限制其动态性能的一个重要因素,本文详细分析了不同控制延时对多环控制逆变器性能的影响,比较了各种消除逆变器控制延时的方法,采用了更改PWM有效模式的方法以有效消除控制延时,该方法简单可靠,不会涉及预测误差,并且很容易用DSP控制器实现。控制延时的有效消除极大改进了逆变器系统的稳定性和鲁棒性。此外,内外环增益通过无差拍控制理论确定以实现快速动态响应。将本文提出的控制策略应用于16位定点DSP控制的3.3kVA的逆变器样机中,并对比了传统的多环控制逆变器系统,仿真和实验结果表明,本文提出的控制方法能实现非线性负载下低THD(<1.9%),快速动态响应,适用于线性和非线性负载。     

控制延时对虚拟同步机全局稳定性的影响分析

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术可使并网逆变器模拟传统同步发电机运行,应用前景广阔。VSG控制依托数字控制技术实现,存在数字控制固有的控制延时问题,制约系统的响应特性和控制精度,影响系统的稳定性。现有研究多局限于分析数字控制延时对控制系统局部稳定性的影响,鲜有文献涉及延时对系统全局稳定性的影响。研究了一种基于状态空间建模和灵敏度分析的逆变器延时稳定性分析方法。首先,建立基于VSG控制的逆变器全阶状态空间模型,包括数字控制延时、内部电压电流控制环、基于VSG控制的功率外环以及物理环节;然后,借助特征值和灵敏度分析,评估控制延时对系统全局稳定性的影响。在此基础上,给出使系统稳定的临界延时时间。仿真和实验结果验证了文中理论分析的正确性,文中所述方法可以为逆变系统参数设计提供理论参考依据。     

采用三电平数字控制的三相逆变器

三电平逆变器由于器件电压应力低而广泛应用于高压场合,现代数字控制技术的不断发展,更为三电平控制提供了良好的实施手段.本文基于三电平数字控制的三相逆变器应用,采用空间矢量调制的数字控制方法,实现了三电平逆变器的设计要求,采用坐标变换取整的设计方法进一步优化数字控制模型,并针对输入电容电压平衡要求对软件算法进行补偿设计,从而构成了带电容电压平衡的三电平三相变换器完整数字控制解决方案.最后运用Matlab仿真工具对控制方案进行了系统验证.     

单相光伏并网逆变器的两种控制算法比较

单相全桥光伏并网系统具有容量大、效率高、成本低等优点.光伏并网逆变器需要一种快速电流控制方法使其能够最大限度地输出高质量的电能.分析了无差拍数字控制和单周期数字控制在单相光伏并网逆变器中的单级性调制控制算法,证明了这两种算法的等价性.基于PSIM 软件平台对控制效果进行仿真,试制了6 kW 的并网逆变器实验平台和DSP...     

L型并网逆变器不同分析方法的比较研究

作为并网系统的必备设备,并网逆变器的稳定性是影响并网系统运行性能的重要因素。而逆变器一般采用数字控制,系统中会存在控制延时,所以在分析逆变器稳定性时需要将控制延时进行近似等效处理。一种是将系统中的离散部分连续化,另一种是将系统中的连续部分离散化,但是这两种方法都会产生一定的误差。在此以L型并网逆变器为例,分别用上述两种方法分析其稳定性,通过计算系统的稳定边界和设计控制器来比较它们的差异,并用仿真和实验来验证分析的正确性。     

数字控制下LCL型并网逆变器的环路滞后补偿方法

基于数字控制的LCL型并网逆变器会产生不可忽略的控制延时,使系统表现为非最小相位特性,而用于抑制LCL谐振的有源阻尼方法受控制延时影响,大幅改变了开环增益的相频曲线,在电网阻抗宽泛变化的弱电网中,系统鲁棒性将严重降低.文中从系统开环增益的特性入手,提出一种环路滞后补偿方法,合理设计了滞后环节的补偿参数,详细分析了所提方法在弱电网中的鲁棒性,分析结果表明该方法可分离阻尼分界频率与环路一次穿越频率,能保证系统良好的适应弱电网,最后通过仿真模型验证了理论分析的正确性与所提方法的有效性.     

一种基于单周期数字控制单相逆变器的研究

提出一种单周期数字控制的单相全桥逆变器的算法,运用该算法设计的逆变器具有易于实现、结构简单、鲁棒性好、动态响应快、控制灵活、稳定性好、智能化高、易于维护等优点,通过对采用该算法建立的仿真模型的仿真和物理样机的实验验证,表明该算法是正确和可行的.     

LCL型并网逆变器数字单环控制延时影响与稳定域分析设计

数字控制可靠性高、控制灵活,但存在数字延时,改变了系统稳定性。在考虑计算、采样等数字延时情况下,采用直接数字法,建立LCL型并网逆变器离散精确数学模型,在连续域和离散域下,对网侧电流单环控制稳定性进行对比分析,说明数字延时改变对系统稳定性的影响,基于此在网侧电流单环反馈控制中设置数字延时为滞后一拍,主要分析滞后一拍情况下采样频率和谐振频率之比对稳定性的影响,得出其稳定的范围,同时对控制器参数进行了设计。仿真和实验证明了所提方法的正确性和有效性。     

基于占空比预测与零极点结合的LCL型逆变器延时补偿方法

LCL型并网逆变器数字控制中延时环节对系统稳定性的影响不可忽略。分析发现,网侧电流数字单环鲁棒性不足,需要采用额外的有源阻尼方法增强阻尼,但传统的数字电容电流反馈有源阻尼方法带来了内环数字延时,使电容电流内环等效虚拟电阻不再保持纯电阻特性,增大了系统保持稳定的难度,因此提出一种预测占空比结合零极点补偿控制延时的方法。通过预测控制算法得到占空比和增加零极点,有效地补偿了系统数字延时,消除了采样计算等产生的一拍延时和零阶保持器产生的半拍延时,使系统在有源阻尼方法下能有效地起到增强阻尼的作用。算法设计简单,系统稳定性加强。仿真和实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于相位补偿的高频Vienna整流器解耦控制方法

针对三相三线制Vienna整流器控制频率与输入电压频率比值较低时dq轴耦合加剧的问题,采用基于复系数传递函数的方法,推导了Vienna整流器电流环的开环传递函数。在同步旋转坐标系下,建立了考虑数字控制延时后的电流环复系数控制模型,对该模型的分析与研究表明,考虑数字控制延时后,传统电流前馈解耦方法不能实现完全解耦。为解决此问题,提出了一种带相位补偿的电流前馈解耦控制方法。该方法将输出的控制信号乘上延时对应的相位补偿量后作为新的控制信号,以消除延时对控制环路的影响,有效提高了电流环的性能。最后搭建了1 000 W的Vienna整流器仿真与实验平台进行验证,仿真与实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

数字控制系统时延分析及抑制策略研究

研究了电力电子数字控制系统环路时延的组成部分,利用频率特性分析了时延对系统带宽的影响.阐述了多处理器非同步造成的新问题,利用根轨迹法分析了时延对系统稳定性的影响.提出用于克服电力电子环路时延的指数外推法,并证明了指数外推法与线性外推法的内在统一性.与常规线性外推法相比,指数外推法能有效减小时延的影响,特别适合于时延大、...     

具有延时补偿的数字控制在PWM整流器中的应用

由零阶保持器及计算时间产生的控制延时是数字控制的主要缺点之一，这会导致系统振荡以至不稳定。为补偿延时，提出了一种基于状态反馈的新方法。该方法没有采用状态观测器，首先建立包含延时影响的PWM整流器的新数学模型，然后采用线性状态反馈，通过配置系统极点，得到新控制器。该方法消除延时影响不仅保证系统稳定而且对给定电流输入可取得无差拍响应。1kW的能量回馈型交流电子负载样机被用于验证新方法。样机采用20kHz的开关频率和TMS320F2812 DSP控制芯片。样机实验验证了理论分析的正确。     

一种用于并网电流控制器的有源高频阻尼方法

在数字控制器的应用中,并网逆变器的电感电流控制增益总是受到电感值、控制频率以及数字控制器实现时的控制延时限制。增加控制增益和提高系统稳定裕度之间存在固有矛盾。因此,针对大增益引起的谐波和稳定性问题,进行根本原因分析,提出了一种虚拟高频阻尼方法(VHD)来解决数字控制器对于电流控制增益的限制,并且也提出了一种改进的电流预测(CP)单元。Matlab仿真和实验结果验证了虚拟高频阻尼方法的有效性,并且电流环增益得到了放大。     

数字控制对并网逆变系统稳定性和动态性能的影响

详细分析了模拟控制和数字控制中采样过程、零阶保持、滞后一拍控制对系统稳定性和动态性能的影响。分析结果表明随着数字控制各环节的引入,系统产生了明显的控制延时,导致系统闭环特征方程的阶次升高,不仅减小了系统的临界稳定增益,而且还使系统的动态性能变差。为此采用预测控制来消除数字控制延时造成的影响。最后,将数字比例控制和预测控制应用到由DSP芯片控制的逆变器样机中,通过对比2种控制系统输出电压和电流的动、静态波形,验证了分析结果的正确性。     

动态电压恢复器数字矢量控制方法的性能分析及改进

动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决暂态电能质量问题的有效手段。根据DVR在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出包含内环电流控制器和外环电压控制器的数字双矢量控制算法。利用闭环模型进行稳定性分析和频率响应分析,研究参数变化对数字控制系统的影响。为补偿数字控制系统的采样延迟和计算时间,采用状态观测器对输出电流进行预估,并反馈至内环矢量电流控制器。仿真结果表明算法具有良好的动态和静态性能。提出2种改进的双矢量控制算法,实现对不对称电压跌落的无差补偿,并通过仿真和实验进行初步验证。     

用于变换器的新型数字控制方式

针对数字控制器在实施控制上的缺点,尤其是从调节信号到驱动波形的响应这一环节存在延时的问题,提出了改善措施。在比较几种设计方案的基础上,提出了一种新的频率与占空比联合调节的调节方案。在该方案中,采用频率调节来补偿占空比的调节精度。试验证明,该方案不仅电路元件少,成本低,而且响应快速,调节精度高。     

数字控制DC-DC变换器的延时离散模型及影响分析

为分析数字控制 DC-DC 变换器延时对系统性能的量化影响,详细概括和总结不同延时情况,并对其进行重新归纳和对比分析.在 DC-DC 变换器状态空间模型的基础上,建立包含延时在内的数字控制 DC-DC 变换器的小信号离散模型,并对各种延时情况的离散模型进行分析.以Buck 变换器为例,采用常用的PI补偿器,在系统相位裕度相同时,分析补偿器有解且系统性能最优的情况,得到不同延时情况下系统带宽下降为没有延迟时的30%～80%的结论.实验结果证明所得结论的正确性.建立的数字控制DC-DC变换器延时离散模型和延时影响的量化分析结论,为数字控制延时问题研究以及延时补偿问题分析提供理论依据.