基于根轨迹的单相逆变器 PID 控制器设计
金园园,王正仕,陈辉明
(浙江大学电气学院,浙江省 杭州市 310027)
PID Controller Design for Single-phase Inverter Based On Root Locus Method
JIN Yuan-yuan, WANG Zheng-shi, Chen Hui-ming
(Electric Engineering College, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
ABSTRACT: Inverter with single-loop PID controller does not wok very well if PID controller parameters are not
designed well. In this paper, a novel controller design method based on root locus is proposed. This design method is
simple for engineering application, and can achieve quite good static and dynamic performances. Theoretical analysis
is confirmed well through both simulation and experimental results.
Key words;inverter control; PID controller; root locus method
摘要: 如果 PID 控制器参数设计不良,控制器不能发挥优良调节作用,使逆变器单环控制系统不能达到理想的
性能.该文提出了一种基于根轨迹配置的单向逆变器的 PID 参数设计方法.该方法与一般的 PID 参数设计方
法相比,有简单快捷、直观实用等优点.仿真和实验结果有效地验证了理论分析.
关键词:逆变器控制;PID 控制器;根轨迹法
0 叙词:
PID控制是比例、积分、微分控制的简称.PID控制主要有以下几个优点:PID控制器原理
简单,适用性强;PID控制器性能指标对被控对象的参数稍许变化不敏感,极大保证了调节的
有效性;PID控制可以用于补偿系统使之达到大多数系统品质指标的要求[1]
.逆变器的控制也
广泛采用PID来实现输出电压的稳定.
在逆变器的控制器设计中,通常都基于波特图法和零极点配置法
[3]
.本文则从传统控制
理论中的另一个经典——根轨迹入手,根据根的轨迹来设计PID控制器,事实证明同样也是一
种简洁实用的方法.
1 单向逆变器建模
1.1 单相逆变器的状态空间平均模型
[4][6][7]
. 对一台单相、两电平、硬开关、LC滤波器的SPWM逆变器来说,无论其采用半桥还是全桥
结构、单极性还是双极性调制,都可以用图1所示电路模型表示.电阻R综合了直流电源的等
效串联内阻、滤波电感的等效串联内阻、开关死区效应等非理想因素.
R L I
cvpwmv
图1单向逆变器统一等效电路
图中 I—电流源,表示负载汲取的电流,其波形依负载不同而不同
pwmv —逆变桥的输出电压
从调制器输入到逆变器的滤波器输出端电压的传递函数为
( )
( )
( ) 2

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