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(diǎn),?；贒SP實(shí)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(jìn)一步有利于電源的智能化管理、遠(yuǎn)程維護(hù)和診斷,。在逆變器的多種控制策略中,，重復(fù)控制技術(shù)能有效消除非線性負(fù)載和干擾引起的波形畸變；滑模變結(jié)構(gòu)控制方法能使系統(tǒng)運(yùn)行于一種滑動(dòng)模態(tài),，能保證系統(tǒng)的魯棒性,；模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制不依賴控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，適應(yīng)于非線性系統(tǒng),；無差拍控制能夠瞬時(shí)控制電壓，對(duì)負(fù)載有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,，有輸出總諧波畸變少,，損耗少等優(yōu)點(diǎn)； 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(diǎn)，如果能把其中的兩種或幾種控制技術(shù)結(jié)合運(yùn)用,，將取得更好的輸出特性,。基于此思想提出數(shù)字PID控制和無差拍控制技術(shù)相結(jié)合的控制策略,。理論和實(shí)踐證明,，該方法具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　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(chǔ)上實(shí)現(xiàn)復(fù)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(gè)系統(tǒng)由AC／DC，DC／DC,，DC／AC,，以及濾波電路和其他輔助電路構(gòu)成。其中,，DC／AC逆變器部分是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成,，逆變器采用單相全橋逆變電路，適應(yīng)大功率場(chǎng)合,。通過采樣電路采樣得到的輸出電壓和電流經(jīng)過DSP的A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),，作為數(shù)字控制器的反饋信號(hào)，經(jīng)與給定輸出信號(hào)比較后,，再經(jīng)過控制算法調(diào)節(jié)器和脈寬調(diào)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(shí)現(xiàn),，因此信號(hào)穩(wěn)定無溫漂、無干擾,。這種控制方法在負(fù)載變化較快時(shí)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(shè)計(jì)
　　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(fù)載電流；uo為輸出電壓,；R為逆變器負(fù)載電阻,，VS1～VS4為逆變控制開關(guān),；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(fù)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(duì)該逆變器所設(shè)計(jì)研究的控制方法：采用雙閉環(huán)控制算法調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性,，內(nèi)環(huán)采用無差拍控制方法，是一種能夠瞬時(shí)控制電壓的有效手段,，對(duì)負(fù)載具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,，尤其對(duì)非線性負(fù)載，輸出波形失真小,，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,；外環(huán)采用瞬時(shí)值的數(shù)字PI算法，輸出電壓的瞬時(shí)值信號(hào)直接反饋,，與參考正弦電壓比較,，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值上，并抑制輸出電壓的畸變,。兩種控制算法能互相彌補(bǔ)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(nèi)環(huán)
　　內(nèi)環(huán)采用干擾無差拍控制策略,，結(jié)合離散化狀態(tài)方程和系統(tǒng)主電路圖分析結(jié)果,，可以得到無差拍控制實(shí)現(xiàn)方法為：

　　可以通過采用一個(gè)二階預(yù)估方法對(duì)負(fù)載電流io(k+1)進(jìn)行預(yù)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(diào)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(dòng)性,，采用仿真調(diào)試的方法來確定具有更實(shí)際的價(jià)值。
　　2．4 PWM波的生成
　　通過預(yù)估算法得到正弦參考電流iref(k),，再根據(jù)內(nèi)環(huán)控制算法可以算出uI(k),，從而得到開關(guān)的控制時(shí)間，即PWM的脈沖時(shí)間,，從kTS～(k+1)TS的采樣間隔內(nèi),，IGBT的導(dǎo)通時(shí)間為：

　　得到導(dǎo)通時(shí)間后，要進(jìn)一步確定DSP中PWM輸出寄存器的值,。從而使DSP實(shí)現(xiàn)了對(duì)IGBT的通斷時(shí)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(fù)載R=50 Ω,，開關(guān)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(guān)管模塊,、LCR模塊、電壓,、電流測(cè)量模塊,、信號(hào)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(nèi)環(huán)采用S函數(shù)子模塊,。仿真結(jié)果如圖3、4所示,。

　　4 結(jié) 語
　　通過分析對(duì)在不同負(fù)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。