基于重复控制方法的逆变器的仿真学习笔记

可以获得更稳定的控制性能。重复控制器的基本传递函数为G(z)z−N1−z−N()−1−−其中N 表示在一个周期内的采样数。意思是采用一个重复周期之前的采样样本作为环路的反馈值进行计算。通常重复控制器更为实用的传递函数是:G(z)zmQ(z)z−N1−Q(z)z−N()()−1−()−其中Q(z)() 是一个低通滤波器用于消减高频处的增益增加相位裕量。zm 是一个超前相位补偿器m 表示超前的采样数。重复控制逆变器的仿真调试仿真过程中将搭建一个逆变器电路并使用重复控制器对输出电压进行控制观察其性能。仿真软件使用的 GeckoCircuits 。步骤1搭建逆变器电路搭建一个全桥逆变器电路母线电压设为 400V400输出电压有效值 230V230频率 50Hz50负载电阻 200Ω200Ω。其中LC 滤波器参数的估算过程LC 滤波器截止频率计算公式为 fc1/2π√LC1/2该频率应远高于 1010 倍基波频率远低于开关频率 10%10%开关频率取32kHz32即 500Hzfc3200Hz5003200。输出峰值电流 IpkUrms∗1.414/R230V∗1.414/200Ω≈1.6A∗1.414/230∗1.414/200Ω≈1.6。电感纹波电流取峰值电流的 10% 30%10% 30%即 ΔIIpk∗0.30.53AΔ∗0.30.53。根据伏秒定理计算电感值 L(Vdc∗Ts∗D)/(ΔI∗2)≈1.6mH(∗∗)/(Δ∗2)≈1.6。根据截止频率的取值范围电容值取 2.2μF2.2。步骤2搭建控制环路及驱动控制环路采用了重复控制器和比例控制器并联的方式。其中重复控制器的代码内容如下public class tmpJav393624554 implements java.io.Serializable, ch.technokrat.gecko.ControlCalculatable { // variables: private final double sampleRate 32000; private final double frequency 50; private final double vRMS 230; private final int indexMAX (int)(sampleRate / frequency); private final double PI Math.PI; private final double TWOPI 2.0*PI; private final double thetaStep TWOPI / indexMAX; private double[] bufferIN new double[indexMAX]; private double[] bufferOUT new double[indexMAX]; private int bufferIndex; private double error; private int count; private int countMAX; private boolean initialized; private double vSet; private double theta; private double vIN; private double vOUT; private double gain, gain1; private double q_b0, q_b1, q_a1; private double y, y0, y1, y2; private double x, x0, x1, x2; private double rc0, rc1, rc2; private double lpf_b0, lpf_b1, lpf_a1; private int m; private double[] yOUT new double[2]; Override public void init() { initialized false; bufferIndex 0; count 0; theta 0; gain 0.0035; q_b0 0.07246376811594202; q_b1 0.07246376811594202; q_a1 -0.855072463768116; lpf_b0 0.23809523809523814; lpf_b1 0.23809523809523814; lpf_a1 -0.5238095238095238; m 3; } Override public double[] calculateYOUT(final double[] xIN, final double time, final double dt) throws Exception { // ****************** your code segment ********************** if (initialized){ count ; if (count countMAX){ count 0; vIN xIN[0]; vSet 1.414*vRMS*Math.sin(theta); error (vSet - vIN); y0 bufferOUT[bufferIndex]; y y0*q_b0 y1*q_b1 - y2*q_a1; y1 y0; y2 y; if (bufferIndexm indexMAX){ x0 bufferIN[bufferIndexm]; } else{ x0 bufferIN[bufferIndexm-indexMAX]; } x x0*q_b0 x1*q_b1 - x2*q_a1; x1 x0; x2 x; rc0 x y; bufferIN[bufferIndex] error; bufferOUT[bufferIndex] rc0; vOUT rc0*lpf_b0 rc1*lpf_b1 - rc2*lpf_a1; vOUT vOUT*gain; if (vOUT 0.980){ vOUT 0.980; } else if (vOUT -0.980){ vOUT -0.980; } if (vSet 0){ if (vOUT 0){ vOUT 0; } } else{ if (vOUT 0){ vOUT 0; } } lpf_b1 lpf_b0; lpf_a1 vOUT; bufferIndex ; if (bufferIndex indexMAX){ bufferIndex 0; } theta thetaStep; if (theta TWOPI){ theta 0; } } } else{ countMAX (int)(1/(sampleRate*dt)); initialized true; vOUT 0; } yOUT[0] vOUT; yOUT[1] vSet; return yOUT; // ****************** end of code segment ********************** } }H 桥驱动器的代码内容如下public class tmpJav1901723632 implements java.io.Serializable, ch.technokrat.gecko.ControlCalculatable { // variables: private double[] yOUT new double[4]; Override public void init() { } Override public double[] calculateYOUT(final double[] xIN, final double time, final double dt) throws Exception { // ****************** your code segment ********************** if (xIN[1] 0) { yOUT[0] xIN[0]; yOUT[1] 1 - xIN[0]; yOUT[2] 1; yOUT[3] 0; } else { yOUT[1] xIN[0]; yOUT[0] 1 - xIN[0]; yOUT[3] 1; yOUT[2] 0; } return yOUT; // ****************** end of code segment ********************** } }步骤3运行结果运行仿真查看输出电压波形