中心議題：

• 逆變電源數字控製技術導的發展及現狀
• 逆變電源數字化控製技術

解決方案：

• 逆變電源數字PI控製
• 逆變電源滑模變控製
• 逆變電源無差拍控製
• 逆變電源重複控製

逆變電源運用先進的功率電子器件和高頻逆變技術
，使傳統的工頻整流電源的材料約減少80%～90%,節能20%～30%，動態反映速度提高2～3個數量級的同時，朝高頻化

、輕量化
、模塊化、智能化和大容量化方向發展，為此，詳細分析逆變電源數字控製技術的現狀及其發展趨勢，介紹逆變電源數字化控製的幾種控製策略。

1逆變電源數字控製技術的發展

1.1高性能逆變電源與數字控製技術　　
隨著網絡技術的發展，對逆變電源的網絡功能提出了更高的要求
，高性能的逆變電源必須滿足：高輸入功率因數，低輸出阻抗；暫態響應快速，穩態精度高；穩定性高，效率高
，可靠性高；電磁幹擾低；網絡功能完善。要實現這些功能，離不開數字控製技術。

1.2傳統逆變電源控製技術

1.2.1傳統逆變電源控製技術的缺點　　
傳統的逆變電源多為模擬控製或者模擬與數字相結合的控製係統。雖然模擬控製技術已經非常成熟
，但其存在很多固有的缺點：控製電路的元器件比較多
，電路複雜，所占的體積較大；靈活性不夠，硬件電路設計好了，控製策略就無法改變；tiaoshibufangbian，youyusuocaiyongqijiantexingdechayi，zhishidianyuanyizhixingcha，qiemoniqijiandegongzuodiandepiaoyi
，daozhixitongcanshudepiaoyi。monifangshihennanshixiannibiandianyuandebinglian，suoyinibiandianyuanshuzihuakongzhishifazhandequshi，shixiandainibiandianyuanyanjiudeyigeredian。

1.2.2傳統逆變電源控製技術的改進　　
以前為了改善係統的控製性能
，通過模擬
、數字(A/D)轉換器，將微處理器與係統相連
，在微處理器中實現數字控製算法，然後通過輸入
、輸出口或脈寬調製口（pulse width modulation,　PWM）發fa出chu開kai關guan控kong製zhi信xin號hao。微wei處chu理li器qi還hai能neng將jiang采cai集ji的de功gong率lv變bian換huan裝zhuang置zhi工gong作zuo數shu據ju，顯xian示shi或huo傳chuan送song至zhi計ji算suan機ji保bao存cun。一yi些xie控kong製zhi中zhong所suo用yong到dao的de參can考kao值zhi可ke以yi存cun儲chu在zai微wei處chu理li器qi的de存cun儲chu器qi中zhong，並bing對dui電dian路lu進jin行xing實shi時shi監jian控kong。

weichuliqideshiyongzaihendachengdushangtigaoledianluxitongdexingneng，danyouyuweichuliqiyunsuansududexianzhi
，zaixuduoqingkuangxia

，zhezhongweichuliqifuzhudedianlukongzhixitongrengjiuyaoyongdaoyunsuanfangdaqidengmonikongzhiyuanjian。jinnianlaisuizhedaguimojichengdianlu、現代可編程邏輯器件及數字信號處理器(digital signal processor,SP)技術的發展，使逆變電源的全數字控製成為現實。SP能夠實時地讀取逆變電源的輸出
，並實時地計算出PWM輸(shu)出(chu)值(zhi)，使(shi)得(de)一(yi)些(xie)先(xian)進(jin)的(de)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)應(ying)用(yong)於(yu)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)控(kong)製(zhi)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)，從(cong)而(er)可(ke)對(dui)非(fei)線(xian)性(xing)負(fu)載(zai)動(dong)態(tai)變(bian)化(hua)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)進(jin)行(xing)動(dong)態(tai)補(bu)償(chang)
，將(jiang)輸(shu)出(chu)諧(xie)波(bo)達(da)到(dao)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)水(shui)平(ping)。

2逆變電源數字化控製技術的現狀

2.1逆變電源控製技術數字化、智能化、網絡化　　
隨著電機控製專用SP的出現及其控製理論的普遍發展，逆變電源控製技術朝著全數字化
、智zhi能neng化hua及ji網wang絡luo化hua的de方fang向xiang發fa展zhan
，逆ni變bian電dian源yuan的de數shu字zi控kong製zhi技ji術shu發fa生sheng了le一yi次ci大da飛fei躍yue。逆ni變bian電dian源yuan數shu字zi化hua控kong製zhi的de優you點dian在zai於yu各ge種zhong控kong製zhi策ce略lve硬ying件jian電dian路lu基ji本ben是shi一yi致zhi的de，要yao實shi現xian各ge種zhong控kong製zhi策ce略lve，無wu需xu變bian動dong硬ying件jian電dian路lu
，隻zhi需xu修xiu改gai軟ruan件jian即ji可ke，大da大da縮suo短duan了le開kai發fa周zhou期qi，而er且qie可ke以yi應ying用yong一yi些xie新xin型xing的de複fu雜za控kong製zhi策ce略lve，各ge電dian源yuan之zhi間jian的de一yi致zhi性xing很hen好hao，這zhe樣yang為wei逆ni變bian電dian源yuan的de進jin一yi步bu發fa展zhan提ti供gong了le基ji礎chu，而er且qie易yi組zu成cheng可ke靠kao性xing高gao的de大da規gui模mo逆ni變bian電dian源yuan並bing聯lian運yun行xing係xi統tong。

2.2逆變電源數字化發展存在的難點　　
數字化是逆變電源發展的主要方向
，但還是需要解決以下一些難題：　　

a)nibiandianyuanshuchuyaogenzongdeshiyigeanzhengxianguilvbianhuadegeidingxinhao
，tabutongyuyibankaiguandianyuandechangzhikongzhi。zaibihuankongzhixia
，geidingxinhaoyufankuixinhaodeshijianchajiutixianweimingxiandexiangweicha，zhezhongxiangweichayufuzaishixiangguande，zhejiugeikongzhiqideshejidailailekunnan。　
b)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)器(qi)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)模(mo)型(xing)影(ying)響(xiang)很(hen)大(da)，輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)波(bo)動(dong)幅(fu)值(zhi)和(he)負(fu)載(zai)的(de)性(xing)質(zhi)，大(da)小(xiao)的(de)變(bian)化(hua)範(fan)圍(wei)往(wang)往(wang)比(bi)較(jiao)大(da)，這(zhe)些(xie)都(dou)增(zeng)加(jia)了(le)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)，使(shi)得(de)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)模(mo)型(xing)的(de)高(gao)階(jie)性(xing)、不確定性、非線性顯著增加。　　
c)對於數字式PWM，doucunzaiyigekaiguanzhouqideshikongqujian，yibanshizaimeigekaiguanzhouqidekaishihuoshanggezhouqizhimolaiquedingbencimaichongdekuandu，jishizheshixitongfashenglebianhua

，yezhinengzaixiayigekaiguanzhouqiduimaichongkuanduzuochutiaozheng
，suoyixianzainibiandianyuandeshuzihuakongzhiyinqileguangfandeguanzhu。

3逆變電源數字化控製技術　　

逆變電源數字控製方法成為當今電源研究領域的一個熱點



，與數字化相對應
，各種各樣的離散控製方法也紛紛湧現，包括數字比例-積分-微分（PI）調節器控製、無差拍控製
、數字滑變結構控製、模糊控製以及各種神經網絡控製等，從而有力地推動逆變電源控製技術的發展。

3.1數字PI控製　　
數字PI控製以參數簡單、易整定等特點得到了廣泛應用。逆變器采用模擬數字PI控製時
，如果隻是輸出電壓的瞬時值反饋，其動態性能和非線性負載時的性能不會令人滿意
；ruguoshishuchulvbodianganhuoshuchulvbodianrongdedianliushunshizhiyinrufankui，qixingnengjiangdedaojiaodagaijin，raner，pangdademonikongzhidianlushikongzhixitongdekekaoxingxiajiang
，tiaoshifuza，buyiyuzhengding。shuzixinhaochulixinpiandechuxianshizhegewentideyixunsujiejue
，rujingezhongbuchangcuoshijikongzhifangshikeyihenfangbiandiyingyongyunibiandianyuandeshuziPI控製中，控製器參數修改方便
，調試簡單。　　

但是，數字PI控製算法應用到逆變電源的控製中，不可避免地產生了一些局限性：一方麵是係統的采樣量化誤差，降低了算法的分辨率
，使得PI調節器的精度變差；另一方麵，采樣和計算延時使被控係統成為一個具有純時間滯後的係統，造成PI控製器設計困難
，穩定性減小，隨著高速SP及高速A/的發展
，數字PI控製技術在逆變電源的控製中會有進一步的應用。
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3.2滑模變結構控製　　
滑模變結構控製（slidingmode variable structure control
，SVSC）最顯著的特點是對參數變化和外部擾動不敏感
，即魯棒性強
，加上其固有的開關特性，因此非常適用於閉環反饋控製的電能變換器。　　

基(ji)於(yu)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)的(de)離(li)散(san)滑(hua)模(mo)控(kong)製(zhi)使(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)暫(zan)態(tai)響(xiang)應(ying)，但(dan)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)態(tai)性(xing)能(neng)不(bu)是(shi)很(hen)理(li)想(xiang)。具(ju)有(you)前(qian)饋(kui)控(kong)製(zhi)的(de)離(li)散(san)滑(hua)模(mo)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，暫(zan)態(tai)性(xing)能(neng)和(he)穩(wen)態(tai)精(jing)度(du)得(de)到(dao)提(ti)高(gao)(見圖1)，但如果係統過載時，滑模控製器的負擔將變得非常重。自矯正離散滑模控製可以解決這個問題。　　

逆變器的控製器由參數自適應的線性前饋控製器和非線性滑模控製器組成（見圖2），滑模控製器僅在負載導致輸出電壓變化時產生控製力，穩態的控製力主要由前饋控製器提供
，滑模控製器的切換麵（超平麵）是根據優化準則進行設計的。

3.3無差拍控製　　
無差拍控製（deadbeat control）是shi一yi種zhong基ji於yu電dian路lu方fang程cheng的de控kong製zhi方fang式shi，其qi控kong製zhi的de基ji本ben思si想xiang是shi將jiang輸shu出chu正zheng弦xian參can考kao波bo等deng間jian隔ge地di劃hua分fen為wei若ruo幹gan個ge取qu樣yang周zhou期qi
，根gen據ju電dian路lu在zai每mei一yi取qu樣yang周zhou期qi的de起qi始shi值zhi，用yong電dian路lu理li論lun算suan出chu關guan於yu取qu樣yang周zhou期qi中zhong心xin對dui稱cheng的de方fang波bo脈mai衝chong作zuo用yong時shi，負fu載zai輸shu出chu在zai取qu樣yang周zhou期qi末mo尾wei時shi的de值zhi。這zhe個ge輸shu出chu值zhi的de大da小xiao，與yu方fang波bo脈mai衝chong的de極ji性xing與yu寬kuan度du有you關guan，適shi當dang控kong製zhi方fang波bo脈mai衝chong的de極ji性xing與yu寬kuan度du，就jiu能neng使shi負fu載zai上shang的de輸shu出chu在zai取qu樣yang周zhou期qi的de末mo後hou與yu輸shu出chu參can考kao波bo形xing相xiang重zhong合he。不bu斷duan調tiao整zheng每mei一yi取qu樣yang周zhou期qi內nei方fang波bo脈mai衝chong的de極ji性xing與yu寬kuan度du，就jiu能neng在zai負fu載zai上shang獲huo得de諧xie波bo失shi真zhen小xiao的de輸shu出chu。因yin此ci
，即ji使shi在zai很hen低di的de開kai關guan頻pin率lv下xia
，無wu差cha拍pai控kong製zhi也ye能neng夠gou保bao證zheng輸shu出chu波bo形xing的de質zhi量liang，這zhe是shi其qi它ta控kong製zhi方fang法fa所suo不bu能neng做zuo到dao的de,但是
，其也有局限性：由於采樣和計算時間的延遲
，輸出脈衝的占空比受到很大限製
；對於係統參數的變化反應靈敏，如電源電壓波動、負載變動，係統的魯棒性差。

對於采樣和計算延時的影響，一種方法是通過修改輸出脈衝方式的方法來減小計算延時造成的占空比局限
；另(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)狀(zhuang)態(tai)觀(guan)測(ce)器(qi)對(dui)係(xi)統(tong)狀(zhuang)態(tai)提(ti)前(qian)進(jin)行(xing)預(yu)測(ce)，用(yong)觀(guan)測(ce)值(zhi)替(ti)代(dai)實(shi)際(ji)值(zhi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)
，從(cong)而(er)避(bi)免(mian)采(cai)樣(yang)和(he)計(ji)算(suan)延(yan)時(shi)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)影(ying)響(xiang)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)魯(lu)棒(bang)性(xing)

，一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)采(cai)用(yong)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)預(yu)測(ce)方(fang)法(fa)來(lai)減(jian)小(xiao)負(fu)載(zai)變(bian)動(dong)對(dui)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)的(de)影(ying)響(xiang)，但(dan)實(shi)際(ji)改(gai)善(shan)的(de)程(cheng)度(du)有(you)限(xian)
；另一種可行的方法是對係統參數進行在線辨識，從而實時確定控製器參數，以達到良好的控製效果。

但(dan)是(shi)，在(zai)線(xian)係(xi)統(tong)辨(bian)識(shi)的(de)計(ji)算(suan)複(fu)雜(za)度(du)和(he)存(cun)儲(chu)量(liang)都(dou)非(fei)常(chang)大(da)，一(yi)般(ban)的(de)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)很(hen)難(nan)在(zai)很(hen)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)完(wan)成(cheng)
，因(yin)此(ci)實(shi)現(xian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)不(bu)大(da)，所(suo)以(yi)還(hai)沒(mei)有(you)一(yi)種(zhong)比(bi)較(jiao)好(hao)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)解(jie)決(jue)無(wu)差(cha)拍(pai)控(kong)製(zhi)魯(lu)棒(bang)性(xing)差(cha)的(de)問(wen)題(ti)。正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)無(wu)差(cha)拍(pai)控(kong)製(zhi)在(zai)電(dian)源(yuan)控(kong)製(zhi)中(zhong)的(de)不(bu)足(zu)及(ji)局(ju)限(xian)性(xing)到(dao)目(mu)前(qian)還(hai)難(nan)以(yi)解(jie)決(jue)
，使(shi)得(de)無(wu)差(cha)拍(pai)控(kong)製(zhi)在(zai)工(gong)業(ye)界(jie)的(de)應(ying)用(yong)還(hai)有(you)待(dai)不(bu)斷(duan)的(de)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)。

3.4重複控製　　
逆變器采用重複控製（repetitive control）是為了克服整流型非線性負載引起的輸出波形周期性的畸變
，它通常與其他PWM控kong製zhi方fang式shi相xiang結jie合he。重zhong複fu控kong製zhi的de思si想xiang是shi假jia定ding前qian一yi周zhou期qi出chu現xian的de基ji波bo波bo形xing將jiang在zai下xia一yi基ji波bo周zhou期qi的de同tong一yi時shi間jian重zhong複fu出chu現xian
，控kong製zhi器qi根gen據ju給gei定ding信xin號hao和he反fan饋kui信xin號hao的de誤wu差cha來lai確que定ding所suo需xu的de校xiao正zheng信xin號hao
，然ran後hou在zai下xia一yi個ge基ji波bo周zhou期qi的de同tong一yi時shi間jian將jiang此ci信xin號hao疊die加jia到dao原yuan控kong製zhi信xin號hao上shang
，以yi消xiao除chu後hou麵mian各ge周zhou期qi中zhong將jiang出chu現xian的de重zhong複fu畸ji變bian。　　
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重複控製係統如圖3(a),(b)所示。圖3中Ur為給定電壓信號；Ud為電壓擾動信號；P（z）為控製對象

；Uo為電壓的實際輸出量。周期延遲環節點量（Z－N）對控製器進行超前相位補償
，補償器的補償電容量C（z）提供相位補償和幅值補償，以保證控製係統的穩定性，並改善輸出波形。　　

重(zhong)複(fu)控(kong)製(zhi)使(shi)係(xi)統(tong)獲(huo)得(de)了(le)很(hen)好(hao)的(de)靜(jing)態(tai)性(xing)能(neng)
，且(qie)易(yi)於(yu)實(shi)現(xian)，但(dan)該(gai)技(ji)術(shu)卻(que)不(bu)能(neng)夠(gou)獲(huo)得(de)好(hao)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)。自(zi)適(shi)應(ying)重(zhong)複(fu)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)成(cheng)功(gong)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)控(kong)製(zhi)中(zhong)。　　

模糊控製（fuzzy control）能夠在準確性和簡潔性之間取得平衡
，有效地對複雜的電力電子係統做出判斷和處理。將模糊控製應用於逆變器，具有如下優點:模糊控製器的設計不需被控對象的精確數學模型,並且有較強的魯棒性和自適應性
；查找模糊控製表隻需占有處理器很少的時間，可采用較高采樣率來補償模糊規則和實際經驗的偏差。　　

將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)濾(lv)波(bo)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)，即(ji)電(dian)壓(ya)誤(wu)差(cha)和(he)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)作(zuo)為(wei)輸(shu)入(ru)模(mo)糊(hu)變(bian)量(liang)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)，整(zheng)流(liu)性(xing)負(fu)載(zai)時(shi)，其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)總(zong)諧(xie)波(bo)失(shi)真(zhen)（total harmonic distortion,TH）小於5％，將模糊控製與無差拍控製相結合，可用來補償由於非線性負載導致的電壓降落，其係統如圖4suoshi。mohukongzhicongmofangrendesiweiwaitexingrushou
，mofangrendemohuxinxichulinengli。taduixitongdekongzhishiyirendejingyanweiyijude，errendejingyanzhengshifanyingrenzaisiweiguochengzhongdepanduan、推理、歸gui納na。理li論lun上shang已yi經jing證zheng明ming
，模mo糊hu控kong製zhi可ke以yi任ren意yi精jing度du逼bi近jin任ren何he線xian性xing函han數shu，但dan受shou到dao當dang前qian技ji術shu水shui平ping的de限xian製zhi
，模mo糊hu變bian量liang的de分fen檔dang和he模mo糊hu規gui則ze都dou受shou到dao一yi定ding的de限xian製zhi，隸li屬shu函han數shu的de確que定ding還hai沒mei有you統tong一yi的de理li論lun指zhi導dao
，帶dai有you一yi定ding的de人ren為wei因yin素su，因yin此ci，模mo糊hu控kong製zhi的de精jing度du有you待dai於yu進jin一yi步bu提ti高gao。　　

此ci外wai神shen經jing網wang絡luo控kong製zhi是shi一yi種zhong使shi用yong人ren工gong神shen經jing網wang絡luo的de控kong製zhi方fang法fa。因yin為wei人ren工gong神shen經jing網wang絡luo是shi建jian立li在zai強qiang有you力li的de數shu學xue基ji礎chu上shang，所suo以yi它ta有you很hen大da的de潛qian力li
，這zhe個ge數shu學xue基ji礎chu包bao括kuo各ge種zhong各ge樣yang的de已yi被bei充chong分fen理li解jie的de數shu學xue工gong具ju。在zai無wu模mo型xing自zi適shi應ying控kong製zhi器qi中zhong
，人ren工gong神shen經jing網wang絡luo也ye是shi一yi個ge重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen。但dan由you於yu神shen經jing網wang絡luo的de實shi現xian技ji術shu沒mei有you突tu破po
，還hai沒mei有you成cheng功gong地di應ying用yong於yu逆ni變bian電dian源yuan的de控kong製zhi中zhong。

結論　　

基於微處理器、SP的數字控製技術重複性強
、耐用性強
、適應性強等優點，越來越受到人們的重視。隨著電力電子技術的快速發展，還會有更多
、gengshihenibiandianyuankongzhidezhinengkongzhicelve。nibiandianyuandegezhongkongzhicelveyouqisuochang，youqisuoduan。yinergezhongkongzhicelvexianghuquchang
，jichengweifuhekongzhiqi，jiangzaihendachengdushangjianhuakongzhi
，tigaokekaoxing，shikongzhirizhenwanmei，genghaodimanzunibiandianyuandekongzhiyaoqiu。