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比例-积分-谐振(PIR)的研究与在逆变器上的数字化运用

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derong_lin
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LV3
助理工程师
  • 2017-10-31 16:42:51
电源行业的菜鸟一枚,最近被公司安排做一款数字电源逆变器,先说说这个逆变器的背景:
输入源:400Vdc+10Vac/100Hz
输出:220Vac/50Hz/2kW
负载:2kW变压器,变压器副边双路输出,一路110Vac,一路48Vac,主要给交流电机供电。


DC/AC,本来以为这是一个挺简单的项目,逆变器拓扑选择H型全桥逆变器,驱动用IR2113S,控制器选择dsPIC33EP16GS202。控制算法运用前馈+PI基本就可以实现功能。但是实际中发现很多问题。


首先对系统建模:
1.png
如上图,输出电压采样采用高精度电阻分压采样,建模出来的模型就是一个典型的低通滤波器。为了使系统稳定,需要增加相应的零极点补偿。PI控制算法的传递函数为:
2.jpg
对系统模型的影响为:
3.jpg
满足设计要求,将PI控制算法用双线性变换法进行Z变换,所得到的参数带入程序中。上电,运行。
空载波形:
4.jpg
带电阻性负载波形:
5.jpg
发现没什么问题,于是信心满满地带变压器负载,理想条件下波形应该是这样的:
6.jpg
但是实际运行时却是这样的:
7.jpg
对波形进行分析和研究,明确认为是逆变器输出含有直流分量,带变压器负载会有直流偏磁现象。于是上网找了很多相关论文学习研究。
8.jpg
不同论文提出了很多不同的方法,其中一篇《变压器直流偏磁对光伏并网逆变器的影响及抑制方法》采用比例-积分-谐振的控制算法引起了我的好奇,决定使用该方法试试看。


当然,先得对该算法进行研究一番,上网查了比例谐振算法,准比例谐振算法,做了一些总结,这里和大家一起互相探讨一番。
先贴出我的一些总结内容:
9.jpg
10.jpg
参考文献《变压器直流偏磁对光伏并网逆变器的影响及抑制方法》里提出的比例-积分-谐振控制算法,基于Buck电路用Mathcad软件先建模分析,然后调整Kp,Ki,Kr,得出的系统开环波特图:
11.jpg
觉得没什么问题了,再用双线性变换法对比例-积分-谐振(PIR)控制算法进行z变换
12.jpg
14.jpg
其中相关的系数的计算公式(这是自己一步步推算过来的,后来用Mathcad软件验证一边):
15.jpg
16.jpg
按照上面的计算出来的参数带入程序中,发现,根    本    不    能    用。。。。

请教论坛里的大神们,我的问题出现在哪里???







PIR控制器.doc

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PIR控制器

nc965
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版主
  • 2017-11-1 12:28:57
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你核算一下你那一版计算下来要花多少时间?
derong_lin
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LV3
助理工程师
  • 2017-11-1 16:06:21
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你的意思是单片机程序没跑完?控制周期40us,我把相同的参数用PSIM仿真跑一次也是一样不行。
nc965
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版主
  • 2017-11-2 20:06:15
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我只想知道需要多少时间
一骥绝尘
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LV2
本网技师
  • 2017-11-7 09:34:25
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你的控制周期为40us,你的程序肯定是在中断中执行的,首先要保证在这个中断周期中所有程序能执行完。
绍兴大力
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版主
  • 2017-11-2 13:01:19
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把你参考论文都发上来吧,我们也看看。
derong_lin
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LV3
助理工程师
  • 2017-11-3 13:36:22
  • 倒数3
 
【2003--电力电子技术】逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法.pdf.pdf (155.84 KB, 下载次数: 87)
bywind
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