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,。基于DSP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,，重復控制技術能有效消除非線性負載和干擾引起的波形畸變；滑模變結構控制方法能使系統(tǒng)運行于一種滑動模態(tài),，能保證系統(tǒng)的魯棒性；模糊控制和神經網絡控制等智能控制不依賴控制對象的數(shù)學模型,，適應于非線性系統(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結合運用,，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相結合的控制策略。理論和實踐證明,，該方法具有廣泛的應用前景。
1 系統(tǒng)結構設計
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,，從而可以在此基礎上實現(xiàn)復雜的控制算法,，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，適應大功率場合,。通過采樣電路采樣得到的輸出電壓和電流經過DSP的A／D轉換器轉換成數(shù)字信號，作為數(shù)字控制器的反饋信號,，經與給定輸出信號比較后,，再經過控制算法調節(jié)器和脈寬調制器得到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；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：
針對該逆變器所設計研究的控制方法：采用雙閉環(huán)控制算法調節(jié)系統(tǒng)的動靜態(tài)特性,，內環(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 電流內環(huán)
內環(huán)采用干擾無差拍控制策略,，結合離散化狀態(tài)方程和系統(tǒng)主電路圖分析結果,，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估方法對負載電流io(k+1)進行預估有：
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
通過預估算法得到正弦參考電流iref(k),，再根據內環(huán)控制算法可以算出uI(k),，從而得到開關的控制時間，即PWM的脈沖時間,，從kTS～(k+1)TS的采樣間隔內,，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；電流內環(huán)采用S函數(shù)子模塊,。仿真結果如圖3、4所示,。
4 結 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。