电压型逆变器的重复控制与准比例谐振的双闭环控制研究

张坤 罗文广

摘   要：由于逆變器的传统单闭环控制动态性能和抗干扰能力差，以单相电压型全桥逆变器为研究对象，采用双闭环控制策略进行研究，即内环电流采用比例积分（proportional integral，PI）控制，外环电压在引入重复控制的同时加入准比例谐振控制算法。通过单相电压型全桥逆变电路在空载情况下的系统频率特性，对其幅频特性和相频特性进行了补偿，对特定频率的指令信号实现无静差跟踪，解决了单相逆变器输出电压在重复控制下第一个周期内存在周期延迟的问题，电压总谐波含量从0.06%降至0.04%，提升了系统的动态性能和抗干扰能力。Matlab仿真结果表明，相比于传统的单外环重复控制（repetitive control，RC）+准比例谐振（quasi-proportional resonance，QPR）控制，双闭环控制（外环RC+QPR、内环PI）对系统总谐波畸变（total harmonic distortion，THD）率的降低效果更佳。

关键词：逆变器;双闭环;频域分析法;PI;重复控制;准比例谐振

中图分类号：TM464                  DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2022.03.004

0    引言

近年来随着电子设备使用范围的扩大，对逆变器性能的要求也越来越高。逆变器必须满足一定的标准才能够投入使用，其核心是提高输出电压稳定性和降低系统谐波总畸变率。目前在逆变器中经常使用的方法主要有两大类，第一大类为比例积分（proportional integral，PI）控制和准比例谐振（quasi-proportional resonance，QPR）控制：第二大类为无差拍控制（dead beat control，DBC）和重复控制（repetitive control，RC）[1]。PI控制算法理论成熟，在工业控制中具有重要作用[2]。文献[3-4]提出比例谐振（proportional resonance，PR）方法，在谐振频率点具有增益效果，能够对信号进行补偿，实现对特定频率的跟踪，使其在隔离性开关电源中使用广泛，但是其无法对外部周期性的扰动信号起到抑制作用。……