华中科技大学

硕士学位论文

单相UPS逆变器复合控制策略研究

姓名：王伟

申请学位级别：硕士

专业：控制理论与控制工程

指导教师：周永鹏

20080605

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摘 要

恒压恒频(CVCF)SPWM逆变器是整个UPS电源的核心部件，随着信息技术的快速发展，对逆变器输出性能的可靠性提出了更高要求。为了使逆变电源在各种负载情况下均能输出谐波含量低、稳态精度高、动态性能好的电压波形，发展出了多种波形控制技术。

假设负载为阻性或者把扰动看作输入，分别建立了逆变器的连续状态空间模型和离散状态空间模型，并分析了造成逆变器输出波形畸变的原因，包括死区效应和负载扰动，指出波形控制的必要性。并在MATLAB/Simulink和Saber环境下建立了协同仿真平台，为以后的分析设计打下基础。

重复控制源于控制理论中的内模原理，是一种基于周期的补偿控制，能够完全消除周期扰动造成的波形畸变，得到高精度的稳态输出波形。但是由于其自身局限性，系统动态性能难以有更大提高。本论文对重复控制器进行了理论的分析和系统的研究，同时也介绍了重复控制器的参数设计一般方法。并着重讨论了重复控制器系统的稳定性、稳态误差以及误差收敛速度，而且给出了系统稳定的一个充分条件。 提出了一种将模糊控制和重复控制相结合的新型复合控制技术。其中模糊控制器用于改善整个系统的动态特性，重复控制器用于改善系统的稳态特性。这两种控制器互为补充、相辅相成，可以使逆变电源系统既能输出高质量的稳态电压波形，同时也具有快速的动态响应。仿真结果论证了本文所提出的复合控制策略的可行性和有效性。

关键词：不间断电源 逆变器 重复控制 模糊控制 复合控制

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Abstract

Constant Voltage Constant Frequency (CVCF) SPWM Inverter is the core of the whole Uninterruptible Power System (UPS). With the rapid development of information technology, the output performances and reliability of inverters are becoming more and more important. To achieve an output voltage with low Total Harmonic Distortion (THD), high stability and fast transient response in various load condition, many waveform correction technologies have been proposed.

Assuming the load is resistive or taking the current of load as a disturbance input, continuous state-space model and discrete state-space model of inverter are established. It is analyzed that causing the waveform distortion including dead-time effect and load disturbing. Essentiality of the waveform correction technology is pointed out. A co-simulation platform is built with the help of MATLAB/Simulink and Saber software, and the platform is the base of farther analysis and simulation.

Repetitive control technology is arising from the internal model principle. It’s a compensate control technology based on period time. It can entirety eliminate the distortion of waveform. For the limitation of itself, repetitive control cannot get well transient response. This thesis presents a theoretical analysis and a systematic research on the repetitive control scheme. The parameter design method of the repetitive controller is introduced. System stability, steady-state error and error convergence of the repetitive controller system are specially disused, and a sufficient condition for stability is presented.

A novel hybrid control strategy based on fuzzy control and repetitive control is proposed. Fuzzy logic controller can improve the dynamic performance of the system and repetitive controller can ensure the steady-state performance of the system. Thus, the two control strategies can coordinate with each other so that the inverter can produce high quality voltage waveform and has a fast transient response. The simulation results show that the proposed hybrid control strategy is feasible and effective.

Keywords: UPS Inverter Repetitive Control Fuzzy Control Hybrid Control

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名： 日期： 年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在_____年解密后适用本授权书。

本论文属于 不保密□。

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学位论文作者签名：

日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日

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1 绪论

电子技术从诞生之日起，就朝两个分支发展：一支是以集成电路为核心，用于信息处理的微电子技术，其发展特点是集成度越来越高，集成规模越来越大，功能越来越全；另一支是以电力电子器件为核心，用于电力处理的电力电子技术，其发展特点是器件越来越多，容量越来越大，性能越来越好。电力电子学是应用于电力领域的电子学，以电力电子器件对电能进行控制和变换为主要内容，是涉及电子、电气和控制三大工程领域的交叉边缘学科。电力电子学的研究内容包括以下几个方面[1]：

(1) 电力电子器件的制造；

(2) 电力电子变流方式；

(3) 电力电子电路的控制技术。

本文的研究内容是采用重复控制理论和模糊控制理论的CVCF(恒压恒频)SPWM(正弦脉宽调制)逆变器复合控制技术。本章首先介绍了电压型SPWM逆变器；其次着重论述了当前的几种波形控制方案并进行对比，在此基础上指出重复控制和模糊控制的优点最后，最后对本论文后续章节内容作一简要介绍。

1.1 SPWM逆变器

通常我们把将直流电变成交流电的过程叫做逆变，完成逆变功能的电路称为逆变电路，而实现逆变过程的装置叫做逆变器。若按直流电源的性质来分类，逆变器可分为电压型逆变器和电流型逆变器。若按输出端相数分类，逆变器可分为单相逆变器和三相逆变器。其中单相逆变器按结构又可分为半桥逆变器和全桥逆变器。单相半桥逆变电路是所有复杂逆变电路的基本组成单元。

1964年，德国学者A.Schönung和H.Stemmler根据通讯理论中的调制技术出了脉宽调制变频的思想[2]。1975年，Bristol大学的S.R.Bower等人对该技术进了成功地应用。实现这种方案的主功率电路简单、控制容易，可以很方便地实现种复杂的控制规律。经过近40年的发展，脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)技术己得到了非常广泛的应用[3]，成为电力电子领域中最重要的技术之一。

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图1-1 DC-AC逆变示意图

PWM逆变器就是利用脉宽调制技术，将直流变换为交流的电力电子装置。它利用一组电子开关实现电能的转换,如图1-1所示。当Sl与S4通，S2与S3断，负载获得正极性的瞬时电压，反之可获得负极性的瞬时电压。如果要获得理想的输出电压，只需对开关过程进行控制。根据采样控制理论可知，冲量(幅值对时间的积分)相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节上，其作用效果基本相同。PWM技术的理论就是基于“冲量等效”特性。当形状不同但冲量相等的窄脉冲电压激励信号施加于具有惯性的低通滤波器时，输出端得到的电压响应基本相同，其差别仅表现在高频成分上。SPWM是在PWM的基础上，令一组电压脉冲的能量与正弦波在特定时间间隔内所包含的能量一一对应，从而在滤波器输出端得到期望的正弦电压波形。这样的脉冲可通过控制开关的通断时间轻易得到。理论推导和实际的频谱分析表明，SPWM脉冲电压具有与理想正弦电压一致的基波分量，而且最低次谐波的频率可以提高到SPWM调制频率附近。当开关频率足够高时，利用较小的滤波器就能将谐波消除掉。此外，只需改变SPWM脉冲宽度，就可以平滑地调节输出电压的基波幅值。采用SPWM技术的逆变器即为SPWM逆变器，它在波形质量和控制方面都有很好的性能。

由于具有突出的特性，SPWM逆变器在电力电子装置中的应用十分广泛，在DC-AC变换以及间接AC-AC变换的场合都用到了SPWM逆变器。通常SPWM逆变器的应用范围分为运动控制，交流稳定电源和电力系统三部分。

用于交流调速系统中的变压变频逆变器是一种可获得所需要的电压、电流和频率的交流变压变频装置，简称VVVF逆变器。目前各类交直交变频调速器的核心部分都是SPWM逆变器，结合先进的控制方案，高性能的交流调速系统已经逐渐取

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代了传统的直流调速系统。此外，高性能的交流伺服系统也是以SPWM逆变器作为系统的基础。这些采用PWM逆变器的控制系统广泛应用在工业生产、交通、国防、科研等领域。

以UPS为代表的交流稳定电源是SPWM逆变器的另一个应用领域。这是一种当负载或直流电源在一定范围内波动时，能保持输出为恒定电压和恒定频率的交流正弦波的电源装置，简称CVCF逆变器。在军事、航空、金融、通讯等重要部门，对供电系统的可靠性有很高的要求，因此高质量、不间断供电的UPS成为必备的电源设备。伴随社会信息化的发展和电子产品的广泛应用，社会生活的正常运转严重依赖于电力的供应，供电中断造成的损失将越来越大。此外，各类精密仪器的使用也对电源的质量提出了更高的要求，因此UPS的应用范围还在进一步扩大，而采用CVCF-SPWM方式的逆变器是UPS的核心，对UPS的供电性能有决定性影响。 在电力系统中，SPWM逆变器主要应用于各类电力系统控制器中，如静止同步补偿器，综合潮流控制器等。超导磁铁储能系统也需要大功率SPWM逆变器作为与电网的中介。此外采用PWM逆变器作为高压直流输电的换流器可以克服传统晶闸管换流器的许多弊端。

本文以广泛应用于各类UPS系统中的电压型半桥CVCF逆变器为主要研究对象，为便于表述，下文一般简称为逆变器。

1.2 逆变器波形控制技术

对于逆变电源，通过控制器件、控制方式及电路拓扑结构的改进，使逆变电源在其容量范围内带各种负载均可输出高质量的正弦电压波形。在理论上，SPWM输出电压中的谐波分量应该聚集在以其开关频率及其倍频数为中心的周围，输出滤波器的截止频率一般设计为开关频率的十分之一甚至更低，当此谐波被滤波器滤除后，输出电压应为失真度相当小的正弦波形。但由于死区效应、直流偏磁和非线性负载等因素的影响，给输出电压的波形带来了严重的畸变。为有效地改善逆变器输出波形的质量及其动态性能，可以将输出电压波形作为反馈量，对PWM开关点实时进行调整，从而对输出电压波形进行控制。

由于输出电压总谐波含量(THD)是电源的一个重要指标，因此波形控制技术一直是PWM逆变器领域的研究热点，各种控制理论在逆变电源上都有所应用，下面

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简要介绍几种常见的控制方案:

1.2.1 PID控制

PID控制[4][5]由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于自动控制领域的工程实践中，该方法分为全量式和增量式。早期逆变器的波形控制通常采用模拟PID控制，单纯采用输出电压的瞬时值反馈，利用模拟PID控制器进行调节。为提高控制效果，如图1-2所示，可以将参考正弦波的前馈控制与输出电压误差的PID控制结合起来，提高逆变器的动态响应性能，改善输出波形的质量。由于PID控制无法实现对正弦指令的无静差跟踪，实际上往往需要增设外环均值反馈以保证系统的稳态精度。

随着DSP的出现，逆变器的瞬时值反馈数字PID控制成为可能。由于逆变器空载时有很强的振荡性，积分环节又引入新的相位滞后，为保证系统稳定，比例环节的作用不能太强；加上数字控制的采样保持、运算时间引入的相位滞后以及量化误差等因素的影响，减小了最大可得到的脉宽，使得逆变器的输出电压波形畸变较高，特别是在非线性负载条件下输出电压的THD值较大。文献[6]提出了一种预测型PID控制器，较好地克服了时间滞后造成的影响。通过各种补偿措施、采用高速A/D和高速DSP以及提高开关频率的方法可以在一定程度上改善数字PID控制的效果，但方案的性价比不高。

图1-2 逆变器PID控制原理框图

1.2.2 双环控制

由于逆变器输出端LC滤波器具有欠阻尼二阶频率特性，单环控制对于交流电压的调节有些力不从心。为改善性能，如图1-3所示，可以在PWM逆变器电压单环的基础上增设电感/电容电流内环，利用电流内环快速、及时的抗扰动性能来改善输出波形。同时，通过电流内环对被控对象的改造，可以大大简化电压外环的设计。

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文献[7]采用输出电压解耦以使电流环得到满意的响应性能，同时采用负载扰动补偿来抑制负载变化的影响，从而提高逆变器的刚性；文献[8]基于相同结构的预测型电压和电流调节器实现对逆变器的控制，都显示了较好的的动、静态性能。但双环控制要求对逆变器在不同控制器参数下的开环和闭环频率特性进行全面的分析，此外由于电流内环为抑制输出电压和非线性负载的扰动，必须具备足够高的带宽，才能获得满意的性能，这加大了数字控制器实现的难度。

图1-3 逆变器电压电流双环控制原理框图

1.2.3 无差拍控制

K.P.Gokhale与A.Kawamura在1987年于“Dead Beat Microprocessor Control of PWM Inverter for Sinusoidal Output Waveform Synthesis"一文中首次提出了逆变器无差拍控制[9][10]方法，在采样频率为1.8kHz时，输出60Hz的正弦交流电压的谐波失真为1.34%(在线性负载的情况下)。

无差拍控制的基本思想是将输出正弦参考波等间隔地划分为若干个采样周期。根据电路在每个采样周期的起始值，用电路理论预测在关于采样周期中心对称的脉冲作用下，在采样周期末，负载应输出的值。这个输出值的大小，与方波脉冲的极性与宽度有关，适当控制就能使负载上的输出在采样周期的末尾与参考波形相重合

[11]。

如图1-4所示，为一个带L-C滤波和阻性负载的逆变器。

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R

图1-4 带L-C滤波和阻性负载的逆变器

取输出电压Uo和电容电流为状态变量，则得状态方程为：

i Uo Uo i =A +BUi (1-1) ic i c

其中： 0

A= 1

L1 0 C ,B= 1 1 L RC 而Ui是逆变器的输出的方波脉冲序列。每一方波位于取样周期中心，如图1-5所示：

图1-5 无差拍控制逆变器的控制信号(其中T为采样周期)

将(1-1)式离散化后得：

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Uo(k+1) k11k12 Uo(k) g1 = + ΔT(k) (1-2) ic(k+1) k21k22 ic(k) g2

其中：

k11k12 =eAT k 21k22 g1 A 1(eAT I)BE g = 2

在t=k+1时刻，让Uo(k+1)=Uref(k+1)(Uref为参考给定电压)，这样，输出脉冲的宽度便能计算出来，即：

ΔT(k)=1[Uref(k+1) k11Uo(k) k12ic(k)] (1-3) g1

由此可见，当某一时刻由于外部干扰或输出负载变化，而出现过冲或缺口时，无差拍控制能马上修正采样周期内方波脉冲的宽度，期待在该采样周期的末尾尽可能的接近参考给定波形。所以该方法的动态响应十分快。但是，从本质上讲，无差拍是一种基于电路方程的控制方法，而电路方程的形式与系数势必随电路元件的性能与参数的变化而变化，所以该方法依赖于精确的电路数学模型，一旦系统模型不准确、有偏差，或是控制参数没有根据负载的性质而作相应的调节，很容易导致控制偏差，使输出波形失真。

1.2.4 滑模变结构控制

滑模变结构理论由前苏联学者S.V.Emelyanov， V.I.Utkin于20世纪50年代提出并发展至今，已经成为控制理论的重要分支。滑模控制相对于传统的控制方案的主要优势在于其所具有的参变量的鲁棒性，它对系统参变量的扰动和负载的变化具有不敏感性。将滑模控制运用到电力电子领域中，能获得优良的动态性能，这已引起了电力电子学者的广泛关注，国外有关学者早在20世纪80年代就开始了这方面的研究，近几年，国内学者也尝试将该方法用于电力电子领域中，并取得了一定的成果[12][13]。

其设计一般可分为两个步骤：一是寻求滑模面函数，使受控系统在滑模面上的运动渐进稳定且品质良好；二是设计相应的变结构控制，使滑模面满足达到条件。如图1-6，是根据文献给出的滑模变结构控制框图。

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图1-6 滑模变结构控制框图

逆变器模型参见图1-4，与无差拍控制中的方法一样，可得离散控制方程为：

Uo(k+1) k11k12 Uo(k) h1 = k i(k) + h U(k) (1-4) i(k+1)k c 2122 c 2

U(k)=Uf(k)+Us(k) (1-5)

其中，Uf(k),Us(k)分别为前馈控制和滑模控制的输出，假定有

** Uo(k+1) k11k12 Uo(k) h1 = * + Uf(k) (1-6) *kk ic(k+1) 2122 ic(k) h2

*dUo，故 U为参考正弦信号，而i=Cdt*

o*o

Uf(k)=1***[Uo(k+1) (k11+k22)Uo(k) (k12k21 k11k22)Uo(k 1) (k12h2 k22h1)Uf(k 1)] (1-7) h1

求得误差为：

* e1(k)=Uo(k) Uo(k) (1-8)

* e2(k)=ic(k) ic(k) (1-9)

结合式(1-4)、(1-5)、(1-6)和(1-8)、(1-9)，可得：

e1(k+1) k11k12 e1(k) h1 = k e(k) + h Us(k) (1-10) e(k+1)k 2 2122 2 2

为获得输出电压的良好的瞬态响应，以状态变量偏差的线性组合表示的状态空间的滑动平面方程由下式(1-11)给出：

S(k)=C1e1(k)+C2e2(k) (1-11)

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这里系数C1、C2是增益，保证系统状态e1、e2在相平面上的轨迹为S(k)=0，如图1-7所示：

图1-7 S(k)轨迹图

信号S(k)通过一个滞环比较器产生开关管的控制信号，通过闭环控制，使得变量S(k)接近于0，系统达到稳定状态。系统的响应由电路参数和控制参数C1，C2决定。合适的选取这些参数，可以获得较高的控制鲁棒性以及较快的响应速度。但是，滑模控制也存在稳态效果不佳，理想的滑模切换面难于选取等弱点，有限的采样频率也将影响其控制效果。

1.2.5 重复控制

重复控制源于控制理论中的内模原理，内模原理把作用于系统外部信号的动力学模型植入控制器以构成高精度的反馈控制系统，最早是用于重复性机械运动机构的控制，如磁盘驱动器。在大多数应用中，重复控制采用数字方法实现。逆变器的重复控制主要用于消除死区效应和非线性负载等周期性扰动的影响，改善输出电压的波形质量，其基本思想是假定前一基波周期中出现的畸变将在下一基波周期的同一时间重复出现，控制器根据每个开关周期给定信号与反馈信号的误差来确定所需的校正信号，然后在下一基波周期的同一时间将此信号叠加在原控制信号上，以消除以后各周期中将出现的重复性畸变[14][15][16]。为提高系统对指令的快速响应能力，也可以加入前馈控制。

重复控制算法简单，只需对输出电压进行采样，就能使逆变器在周期性扰动下获得低THD的稳态输出波形，但由于在重复控制器内存在着基波周期延迟环节，输出是逐周期进行调节的。在负载阶跃变化的第一个基波周期内，重复控制器不产生任何调节作用，近乎处于开环状态，动态响应较差；此外，若扰动是非周期性的，

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重复控制将增大输出电压的误差。

1.2.6 模糊控制

复杂的电力电子装置是一个多变量、非线性、时变的系统，系统的复杂性和模型的精确性总是存在着矛盾。而模糊控制能够在准确和简明之间取得平衡，有效地对复杂事物做出判断和处理，近年来其在电力电子领域中的应用引起了人们的重视。

模糊控制[17][18]属于智能控制的范畴，它具有不依赖控制对象数学模型的特点。自从L.A.Zadeh建立模糊逻辑这一理论以来，模糊控制已广泛应用于各种控制领域。对于逆变电源系统而言，采用模糊控制器有以下优点：模糊控制器的设计过程不需要被控系统的精确数学模型，模糊控制器有着较强的鲁棒性和自适应性；查找模糊控制表所占用的处理器时间很少，因而可以采用较高的采样率来补偿模糊规则和实际经验的偏差。在控制理论中已经证明，模糊控制可以以任意精度逼近任何非线性函数。但是受当前技术水平的限制，模糊变量的分档和模糊规则数都受到限制，而且隶属函数的确定还没有统一的理论指导，带有一定的人为因素，因此模糊控制理论需要进一步研究和完善。模糊逻辑、神经网络和专家系统出现融合的趋势，展示了模糊逻辑、神经网络和专家系统相辅相成、优势互补的强大生命力。采用神经网络确定隶属函数，记忆模糊规则和进行模糊推理等研究已取得一定的成果，各种模糊神经网络的拓扑结构和算法不断涌现，模糊逻辑和专家系统结合，可充分利用专家系统知识推理机制和知识抽取能力。可见，未来模糊控制必将成为逆变电源的核心控制技术之一。

1.3 选题依据

在上面介绍的逆变器波形控制技术中，理论较为完善并且实际控制效果较好的方案主要有无差拍、双闭环和重复控制这三种，本文选择重复控制技术和复合控制技术作为研究对象。与其它控制相比，重复控制具有以下优点：

(1) 对于未知的干扰信号，充分利用了它唯一可知的特性——重复性，从而降低了控制难度，减轻了控制器的负担。

(2) 只需一个电压反馈环，不需检测电流变化，因此电路结构简单，易于实现。

(3) 具有非常好的稳态性能及波形质量，理论上可以实现无稳态静差。

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同时，对实际的UPS电源系统而言，高质量的输出电压波形，不仅仅要求系统在任何负载条件下(包括条件最恶劣的整流型非线性负载)有高精度的稳态特性；而且该系统也应在突加、突卸负载时有快速的动态响应。为了兼顾这两点，可以采用复合控制技术，如动态响应慢而稳态精度高的控制技术，可以考虑通过动态响应快的其它控制方法加以弥补。这样，在系统稳定的前提下，既保证了快速的动态响应，又实现了高精度的静态性能。

本文选取模糊控制和改进的嵌入式重复控制两种相结合的手段进行分析和研究。如前所述，模糊控制可以快速、及时地抑制负载变化所带来的影响，但其在恶劣的负载条件下并不能做到无静差；而重复控制中的内模可以有效地消除整流型非线性负载所带来的周期性扰动信号，但由于其加入周期延迟环节，控制效果要在下一个周期才得以体现。因此本课题将它们相互配合起来，以得到最优的复合控制策略，使其能在CVCF逆变电源的波形控制中取得广泛的应用。

1.4 本文研究的主要内容

首先在第二章中建立了PWM逆变器包括连续状态空间和离散状态空间的数学模型，为后续研究打下基础；然后分析了逆变器输出波形畸变的原因，主要包括死区效应和负载效应，指出了逆变器波形控制的必要性。

为了得到高精度的稳态输出波形，在第三章中对重复控制技术进行了研究。阐述了重复控制的基本思想和理论基础，结合典型的控制系统结构对稳定性及收敛性和稳态误差进行了分析，同时也对干扰的抑制特性进行了分析。

第四章中结合逆变器控制对象的特点，给出了一个重复控制器的设计过程。并进行了参数设计和仿真实验。通过仿真和实验证明所提出的波形重复控制方案能够得到优质的稳态输出电压波形。

采用基于周期补偿的重复控制技术不能得到动态性能很好的输出波形，为此在

第五章中提出了将模糊控制与重复控制相结合的方案，包括模糊控制器与重复控制器的设计和Simulink与Saber协同仿真平台的设计。从仿真和实验可以看到，模糊控制器提升了逆变器的动态性能，重复控制器可以得到较好的稳态输出波形。

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2 逆变器数学模型

控制对象的数学模型是开展严密的理论分析和实验研究工作的出发点和基础。由于逆变器电路中各功率开关管都工作于开关状态，因此是一个线性与非线性相结合的综合系统，研究起来有一定的困难。目前主要有两种分析方法：一是数字仿真法，即采用某种合适的算法，在计算机上仿真求出逆变器特性的数字解。这种方法准确度高，可以得到小信号扰动和大信号激励时的响应特性及波形，但计算复杂，物理意义不清晰。二是解析建模法，首先建立一个适当的数学模型，用解析理论求出逆变器特性的解析表达式。这种方法物理意义明确，设计时可据此来调整控制器的参数，使系统满足设计指标的要求。解析建模法当中，工程上常常采用状态空间平均模型[19]。状态空间平均模型建立的前提是：输出电压频率与滤波器谐振频率远小于开关频率，在一个开关周期内，可以用断续变量的平均值代替其瞬时值，从而得到连续的状态空间平均模型。因为它相对简单，可以利用熟悉的频域理论分析和设计控制系统，解决实际的变换器问题较方便，因此得到广泛应用。

本章分析和建立了基本的单相半桥PWM逆变器数学模型，接着分析了逆变器波形畸变的原因。最后搭建了基于MATLAB和Saber的协同仿真平台，这是后续研究分析工作的基础。

2.1 单相半桥式PWM逆变器的数学模型

在线式 UPS一般采用桥式逆变电路，属于电压型逆变电源范畴。图2-1为典型的单相UPS的PWM逆变电路图。电路由单相半桥式逆变器、L-C滤波器和负载组成。图中Uo为逆变器的输出，Vdc为直流母线电压，Ui是逆变桥输出的PWM电压，L是输出滤波器电感，C是输出逆变器电容，r是输出滤波器电感等效阻抗及死区等阻尼因素的综合。