[发明专利]用于逆变器的双模结构半周期重复控制器

说明书

本发明公开了一种用于逆变器的双模结构半周期重复控制器。根据奇次谐波的负半周期和偶次谐波的正半周期特性，分别构造相应的等效干扰；将等效干扰和干扰补偿项嵌入到吸引律中，据此设计出奇次谐波半周期重复控制器和偶次谐波半周期重复控制器，并以并联方式组合成双模结构半周期重复控制器；继而计算出其输出信号作为逆变器对象的输入，使系统跟随参考信号变化。本发明提供的时域设计的双模结构半周期重复控制器是一种快速收敛、高控制精度、消除奇次谐波和偶次谐波干扰信号和有效抑制间谐波和非周期干扰信号的控制器。

技术领域

本发明涉及一种用于逆变器的双模结构半周期重复控制器，该方法适于逆变电源，也适用于工业控制中的周期运行过程。

背景技术

多年来，周期信号的跟踪和干扰抑制补偿问题一直是众多学者关注的课题。重复控制是一种适用于周期系统的控制技术，现有的重复控制技术主要集中于基于内模原理的频域设计方法。内模原理的本质是采用延迟时间为T的延迟环节的正反馈形式1/(1-e-^Ts)来构造周期为T的周期信号内模，并将其嵌入稳定的闭环系统中，内模输出就会对输入信号逐周期累加形成控制作用，从而解决周期性参考信号的跟踪或周期性干扰信号的抑制问题。这种控制技术已经广泛应用于电机伺服系统、电力电子逆变器、硬盘/光盘伺服系统及其它重复运行过程。

实际工程中采用计算机控制技术，控制系统多是以离散时间方式实现。离散重复控制器设计主要有两种途径：一种是通过对连续重复控制器离散化得到；另一种是直接针对离散时间系统进行控制器设计。取采样周期T_s，使得参考信号周期为采样周期的整数倍，记每个周期中的采样点个数为N，即T＝NT_s。这样，离散周期信号内模为1/(1-Z^-N)。减少控制器的内存占用量和内模的响应速度是重复控制实现时需要考虑的问题。专利号US7265932B2的美国发明专利针对满足的半周期对称信号x(t)＝-x(t-N/2)，提出了一种半周期重复控制器，比整周期重复控制器的内存占用量减少一半，且系统在半周期后就开始内模响应。Costa-Castello等(Costa-Castello R,Grino R,FossasE.Odd-Harmonicdigital repetitive control of a single-phase current active filter.IEEETransactions on Power Electronics,19(4):1060-1068,2004)提出一种齐次谐波重复控制方法也减少一半内存占用量。但对于偶次谐波是关于半周期正对称，仅用齐次谐波重复控制器，甚至会放大偶次谐波干扰。KeliangZhou等(KeliangZhou,DanweiWang,etal.Plug-in dual-mode-structure repetitive controller for CVCF PWM inverters,IEEE Transactions onIndustrialElectronics,56(3):784-791,2009)设计了一种双模结构重复控制器，可同时对齐次谐波和偶次谐波进行抑制，但并未考虑间(分数次)谐波干扰的抑制问题。上述重复控制器的设计是在频域进行的，然而信号对称性表现在时域中，对于更为复杂的对称性信号并不能进行有效处理。因此，仍然有必要继续深入地研究重复控制技术。

发明内容

为了克服已有重复控制方法的未考虑干扰信号的对称性质和抑制干扰信号缓慢、动态品质较差以及控制时滞过长等问题，本发明提供了一种用于逆变器的双模结构半周期重复控制器，可同时抑制齐次谐波和偶次谐波，且设计过程是在时域进行，更有利于结合现有的干扰观测器技术。采用这种双模结构半周期重复控制技术能够实现周期参考信号跟踪任务，同时可快速消除齐/偶次谐波干扰。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种用于逆变器的双模结构半周期重复控制器，被控对象为逆变器，所述的逆变器控制系统数学模型为：