1 引 言
随着科技的进步和电力电子技术的蓬勃发展,人们对UPS的输出正弦波的波形质量和负载响应速度等方面提出了更多、更高的要求。逆变器系统分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统的输出在输入电压和负载变化时,无稳定作用,控制效果很差,一般只用于小功率、波形质量要求不高的场合,对波形要求较高的场合,一般都采用闭环控制系统。
逆变器的闭环控制系统分为单闭环控制系统和双闭环控制系统两种。单闭环系统只以输出电压为反馈量,其控制较简单;多闭环系统在单环控制系统的基础上增加了电流内环的控制,使系统的稳态性能、动态响应以及稳定性等都有很大的提高。
本文设计了基于TMS320LF2407 DSP(Digital Signal Processor)的输出电压外环、电感电流内环的逆变器控制系统,进行了理论分析和系统的设计,最后进行了实验研究,给出了实验结果。
本文在第二部分对电压单闭环控制、电感电流反馈的双闭环控制进行了分析;第三部分介绍了DSP控制系统;最后给出了实验结果。
2 双闭环控制系统分析
图1为单相逆变器的主电路结构图。该主电路结构可以用图2所示的统一电路模型来表示,其中电压源Ui代表输入电压,它来自逆变桥的输出电压,是一单极性的SPWM脉冲序列;电流源I代表负载吸取的电流;与滤波电感L的串联电阻rL是滤波电感的等效串联电阻以及逆变器中其它各种阻尼因素的综合;滤波电容C的等效串联电阻rC影响较小,可以忽略。
如果逆变器带线性负载阻值为R,并且忽略电容上寄生电阻的影响,可以得出以下函数关系
忽略数字控制系统中零阶保持器带来的相位滞后,电压瞬时值外环、电感电流内环双闭环系统的控制框图如图3所示。其基本思想是:电压基准和输出电压反馈比较后得到的误差信号经过电压调节器并限幅后作为基准电流,基准电流与电感电流的误差经过电流调节器得到的控制信号作为调制波,该调制波和三角载波进行比较得到的PWM信号控制功率器件的导通和关断。图3中GV(s)为电压调节器,取 ;GI(s)为电流调节器,取GI(s)=kp0 ,kpwm为PWM发生环节的等效增益,D(s)为负载导纳,此处假设负载为电阻R。
