基于重复控制的双DSP+FPGA三相逆变器

基于双DSP+FPGA的三相逆变器的设计与实现三相逆变器作为现在一种常用的电力电子设备，对输出电压控制系统需同时实现两个目标:高动态响应和高稳态波形精度。诸如PID、双闭环PID、状态反馈等控制方案，虽然能实现高动态特性，但是不能满足高质量的稳态波形。 本文探讨了基于双DSP+FPGA的三相逆变器设计，着重解决输出电压控制系统既要具有高动态响应又要保持高稳态波形精度的问题。传统的控制策略如PID、双闭环PID和状态反馈虽然能提供良好的动态特性，但在稳态波形质量方面往往不足。 三相逆变器广泛应用于电力电子领域，其数学模型包括三相LC逆变器的主电路拓扑，由三相逆变桥、滤波电感L和滤波电容C组成。在三相静止坐标系中，建立了状态方程和输出方程，通过坐标变换实现了系统的解耦，简化为两个独立的单相半桥逆变器模型。这使得三相逆变器的控制设计可以参考单相逆变器的方法。 在控制策略上，文章采用了双闭环PI控制器设计。电流环控制器主要负责快速响应，比例调节P即可满足需求，并通过输出电压正反馈抵消结构电压负反馈的影响。电流环的闭环截止频率fc应高于外环且低于开关频率，以确保快速响应和器件安全。电压环控制器则考虑了电流负反馈的补偿，设计中遵循振荡指标法，确定了合适的中频带宽h，从而优化系统性能。 为了进一步提升稳态性能，文章提出了基于重复控制补偿的高精度PID控制。重复控制利用过去控制偏差的叠加来提高系统的跟踪精度，通过低通滤波器Q(s)降低高频段的增益，确保系统稳定性。在双DSP+FPGA硬件平台上，该控制策略可以高效精确地实施。 实验结果表明，结合重复控制补偿的双闭环PI控制器使得三相逆变器在驱动高电压质量要求的非线性负载（如钠灯）时，能有效抑制闪烁现象，显著改善稳态性能。这证明了该设计方案的有效性和实用性，为三相逆变器控制技术提供了新的思路和解决方案。