逆变器中PI控制器分析

逆变器中PI控制器分析PI 控制器是一种线性控制器 ,它原理简单,使用方便;适应性强;鲁棒性强,其控制品质 对被控对象的变化不太敏感,比较适合 UPS 这类负载类型不确定的设备。逆变器虽然是一个 非线性系统,但只取各个量的低频成分,可以等效为一个线性系统,当开关频率较高的时候, 这种等效是可以接受的。控制器中的比例项用以提高系统的动态响应性能,积分项用于缩小 稳态误差。但在逆变器控制中,在静止坐标系下设计的 PI 控制器无法让人满意，因为 PI 控 制器在非零频率处的增益不是无穷大,所以无法实现对正弦指令的无静差跟踪,会造成幅值 以及相位的误差。后来提出的多环控制,例如输出滤波电感电流内环、电容电压外环的设计, 虽然动态响应、带非线性负载性能更好了,但仍会存在稳态误差。 对于一个三相系统,更好 的策略是在旋转坐标系(d,q)下设计PI控制器，三相正弦量在两相同步旋转坐标系中变成 了直流量, 所以分别在两个坐标分量上用 PI 控制器进行控制, 可以使误差量为零。由于在旋 转坐标中,两个坐标分量之间存在耦合,所以需要进行解耦控制。对于单相系统,难以应用旋 转坐标的方法，要取得零稳态误差，可以使用比例谐振控制器(PR)。三相系统也可以使用比例 谐振器来进行控制,这样可以免去坐标变换,但是文献证明,三相系统下,比例谐振控制器只 是旋转坐标系下的控制器在静止坐标下的等价实现。如果仅仅使用电压单闭环 PI 控制，则系统的瞬态响应比较差，带非线性负载能力较弱， 为了取得更好的性能，可以使用电压外环、电流内环的双闭环控制结构。电流内环可以有两 种方案， 一种是控制滤波电感的电流， 一种是控制滤波电容的电流。电容电流内环的方案， 在 谐波补偿效果以及动态响应方面都比电感电流内环的方案好，且对电流传感器的要求比较低， 可降低成本， 只是电容电流内环无法实现过流保护。