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(1)PD 控制 PID控制由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于自动控制领域。 早期逆变器的波形控制通常采用模拟PID 控制，单纯采用输出电压的瞬时值反馈，利用模拟PID 控制器进行调节。可以将参考正弦波的前馈控制与输出电压误差的PID控制结合起来，提高逆变器的动态响应性能，改善输出波形的质量。由于PID 控制无法实现对正弦指令的无静差跟踪，实际上往往需要增设外环均值反馈以保证系统的稳态精度。
随着DSP的出现，逆变器的瞬时值反馈数字PID控制成为可能。由于逆变器空载 时有很强的振荡性，积分环节又引入新的相位滞后，为保证系统稳定，比例环节的作 用不能太强；加上数字控制的采样保持、运算时间引入的相位滞后以及量化误差等因 素的影响，减小了最大可得到的脉宽，使得逆变器的输出电压波形畸变较高，特别是 在非线性负载条件下输出电压的THD值较大。提出了一种预测型PID 控制器， 较好地克服了时间滞后造成的影响。通过各种补偿措施、采用高速 A/D 和高速 DSP 以及提高开关频率的方法可以在一定程度上改善数字 PID 控制的效果，但方案的性价比不高。 (2)双环控制 由于逆变器输出端LC滤波器具有欠阻尼二阶频率特性，单环控制对于交流电压 的调节有些力不从心。为改善性能，可以在PWM逆变器电压单环的基 础上增设电感/电容电流内环，利用电流内环快速、及时的抗扰动性能来改善输出波形。同时，通过电流内环对被控对象的改造，可以大大简化电压外环的设计双闭环控制要求对逆变器在不同控制器参数下的开环和闭环频率特性进行全面的分析，此外由于电流内环为抑制输出电压和非线性负载的扰动，必须具备足够高的带宽，才能获得满意的性能，这加大了数字控制器实现的难度。 (3)状态反馈控制 UPS逆变器对输出波形的要求包括两个方面：高稳态精度；快动态性能。改善逆 变电源动态特性的一个方法是采用双闭环控制方案，但双环型的控制方案对控制速度 要求较高，实现起来较困难。单就改善动态特性而言，状态反馈不失为一种简单有效的手段，逆变器状态反馈控制原理框图状态反馈控制利用状态反馈实现了逆变器系统极点的优化配置，输出具有良好的瞬态响应效果。该方法可以明显的改善系统的动态性能，减少过渡过程的响应时间。但这种方法对系统稳态指标的影响不大，对各种干扰引起的波形畸变抑制能力较差。 (4)无差拍控制 状态变量的无差拍控制最早是由Kalman 于1959年提出。1985年，Gokhale 在 PESC 年会上提出将无差拍控制应用于逆变器控制,逆变器的无差拍控制才引起了广泛的重视。无差拍控制是一种基于电路方程的控制方式，它利用状态反馈实现零点和极点的对消，并配置极点于原点，无差拍控制有其自身的局限性： (1)由于采样和计算时间的延迟，输出脉冲的占 空比受到很大限制。 (2)对系统参数的变化反应灵敏，系统的鲁棒性差。对于采样和 计算延时的影响，一种方法是通过修改输出脉冲方式的方法来减小计算延时造成的占空比局限。另一种方法是通过状态观测器对系统状态提前进行预测，用观测值替代实际值进行控制，从而避免了采样和计算延时对系绕的影响。 为了提高系统的鲁棒性， 一种方法是采用负载电流预测方法来减小负载变动对电 源输出的影响，但实际改善的程度有限。另一种可行的方法是对系统参数进行在线辨识，从而实时确定控制器参数，以达到良好的控制效果。但是，在线系统辨识的计算复杂度和存储量都非常大， 一般的微处理器很难在很短的时间内完成。 |
