一种加权式并联型重复控制的研究

发布时间：2019-09-23 10:13

【摘要】：重复控制(Repetitive Control,RC)技术在逆变器中广泛应用,传统的并联型重复控制(Parallel-type Repetitive Control,PRC)技术通过并联PI环节来提高系统的动态性能。改进并联型重复控制(Improved Parallel-type Repetitive Control,IPRC)技术在PRC的基础上使系统的跟踪性能和抗干扰性能同时达到最优化。本文提出了一种加权式并联型重复控制(Weighted Parallel-type Repetitive Control,WPRC)技术,该技术相比于IPRC,在满足系统稳态性能的前提下,显著提高了系统在负载切换时的动态性能。首先给出了一种基于特定频率陷波器的重复控制器的设计,然后理论分析对比了WPRC和IPRC的动态性能并给出了参数设计,最后制作了一台120W车载逆变器样机,验证了WPRC相比于IPRC所具有的优秀的动态性能。
【图文】：

框图,重复控制,并联型,框图

谐波畸变率（TotalHarmonicDistortion，THD）在空载和满载下都小于5%，电压单闭环控制的重复控制很容易就能满足要求，而且是成本最低的方案。但是，由于受采样量的限制，系统的动态性能还需要进一步地提高。本文提出了一种加权式并联型重复控制技术，该技术使系统的跟踪性能和抗干扰性能能同时达到最优化。通过加权参数的调节作用，加强并联PI环节的控制作用，使得逆变器在负载切换时有优秀的动态性能。2WPRC技术提出为了提高恒压恒频逆变器在负载切换时的动态性能，采用PI控制和重复控制并联控制（PRC），如图1所示，重复控制决定系统稳态时的准确度和THD，PI控制决定系统在负载切换时的动态性能。图1中点划线框部分是重复控制，C1(z)为PI控制，P(z)为逆变器模型。由图1容易得到11r(1())(())()()(1()())[(1()())()()()]NNPzzQzEzRzCzPzZCzPzQzKSzPz11r()()(1()())[(1()())()()()]NNQzZDzCzPzZCzPzQzKSzPz（1）图1传统并联型重复控制框图Fig.1Blockdiagramoftraditionalrepetitivecontrol跟踪性能和抗干扰性能的表达式不同，一自由度PI控制不能使系统同时达到最佳的跟踪性能和抗干扰性能，两者往往存在矛盾。图2所示为传统改进并联型重复控制（IPRC），同样得到误差E(z)、参考R(z)与干扰D(z)的表达式为图2传统改进并联型重复控制框图Fig.2Blockdiagramofimprovedparallel-typerepetitivecontrol11r()()()(1()())[(1()())()()()]NNzQzEzRzCzPzZCzPzQzKSzPz11r()()(1()())[(1()())()()()]NNQzZDzCzPzZCzPzQzKSzPz（2）可以看到系统的跟踪性能和抗干扰性能的表达式完全相同，，因此通过合理的设计重复控制参数和PI控制参数，?

框图,重复控制,并联型,框图

准确度和THD，PI控制决定系统在负载切换时的动态性能。图1中点划线框部分是重复控制，C1(z)为PI控制，P(z)为逆变器模型。由图1容易得到11r(1())(())()()(1()())[(1()())()()()]NNPzzQzEzRzCzPzZCzPzQzKSzPz11r()()(1()())[(1()())()()()]NNQzZDzCzPzZCzPzQzKSzPz（1）图1传统并联型重复控制框图Fig.1Blockdiagramoftraditionalrepetitivecontrol跟踪性能和抗干扰性能的表达式不同，一自由度PI控制不能使系统同时达到最佳的跟踪性能和抗干扰性能，两者往往存在矛盾。图2所示为传统改进并联型重复控制（IPRC），同样得到误差E(z)、参考R(z)与干扰D(z)的表达式为图2传统改进并联型重复控制框图Fig.2Blockdiagramofimprovedparallel-typerepetitivecontrol11r()()()(1()())[(1()())()()()]NNzQzEzRzCzPzZCzPzQzKSzPz11r()()(1()())[(1()())()()()]NNQzZDzCzPzZCzPzQzKSzPz（2）可以看到系统的跟踪性能和抗干扰性能的表达式完全相同，因此通过合理的设计重复控制参数和PI控制参数，可以使系统的跟踪性能和抗干扰性能同时达到最优化。传统改进并联型重复控制到达稳态时，RRC(z)=R(z)，RPI(z)=0，系统稳态性能（包括稳态准确度）和THD完全由重复控制决定，而系统切载的动态性能由PI控制决定。但是在系统稳定的前提下，这里PI参数的范围不能使系统有最优的动态性能，表现为超调过大，调整时间过长。IPRC在系统稳定前提下，并联的PI环节的控制作用很弱，并不能给系统带来优秀的动态性能。本文提出了一种加权式并联型重复控制（WPRC）策略，如图3所示，在重复控制支路和PI控制支路分别加入加权系数α和β，其中1（3）图3加
【作者单位】：浙江大学电气工程学院;
【分类号】：TM464

【参考文献】