【導(dǎo)讀】幾乎在所有中大型電子電力設(shè)備中，都能看到逆變電源的身影。逆變電源肩負(fù)著將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的任務(wù)，這一較為復(fù)雜的過程需要依靠控制算法的支持來實現(xiàn)。因此想要設(shè)計好逆變電源就要從了解控制算法來入手。在本篇文章當(dāng)中，小編將為大家介紹逆變電源中的幾種控制算法。
數(shù)字PID控制
PID控制是一種具有幾十年應(yīng)用經(jīng)驗的控制算法，控制算法簡單，參數(shù)易于整定，設(shè)計過程中不過分依賴系統(tǒng)參數(shù)，魯棒性好，可靠性高，是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種控制技術(shù)。它在模擬控制正弦波逆變電源系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。將其數(shù)字化以后，它克服了模擬PID控制器的許多不足和缺點，可以方便調(diào)整PID參數(shù)，具有很大的靈活性和適應(yīng)性。與其它控制方法相比，數(shù)字PID具有以下優(yōu)點。
PID算法蘊涵了動態(tài)控制過程中過去、現(xiàn)在和將來的主要信息，控制過程快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)，具有良好的控制效果。
PID控制在設(shè)計過程中不過分依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)的變化對控制效果影響很小，控制的適應(yīng)性好，具有較強的魯棒性。
PID算法簡單明了，便于單片機或DSP實現(xiàn)。采用數(shù)字PID控制算法的局限性有兩個方面。一方面是系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的控制精度；另一方面，采樣和計算延時使得被控系統(tǒng)成為一個具有純時間滯后的系統(tǒng)，造成PID控制器穩(wěn)定域減少，增加了設(shè)計難度。
狀態(tài)反饋控制
狀態(tài)反饋控制可以任意配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的極點，實現(xiàn)了逆變電源控制系統(tǒng)極點的優(yōu)化配置，有利于改善系統(tǒng)輸出的動態(tài)品質(zhì)，具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)和較低的諧波畸變率。但在建立逆變器的狀態(tài)模型時將負(fù)載的動態(tài)特性考慮在內(nèi)，因此狀態(tài)反饋控制只能針對空載和已知的負(fù)載進行建模。由于狀態(tài)反饋控制對系統(tǒng)模型參數(shù)的依賴性很強，使得系統(tǒng)的參數(shù)在發(fā)生變化時易導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差的出現(xiàn)和以及動態(tài)特性的改變。例如對于非線性的整流負(fù)載，其控制效果就不是很理想。
重復(fù)控制
重復(fù)控制是近幾年發(fā)展起來的一種新型逆變電源控制方案，它可以克服整流型非線性負(fù)載引起的輸出波形周期性的畸變。重復(fù)控制的思想是假定前一周期出現(xiàn)的基波波形畸變將在下一個周期的同一時間重復(fù)出現(xiàn)，控制器根據(jù)給定信號和反饋信號的誤差來確定所需的校正信號，然后在下一個基波周期的同一時間將此信號疊加到原控制信號上，以消除后面各個周期將出現(xiàn)的重復(fù)性畸變。該控制方法具有良好的穩(wěn)態(tài)輸出特性和非常好的魯棒性，但該方法在控制上具有一個周期的延遲，因而系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)較差。自適應(yīng)重復(fù)控制方案，已經(jīng)成功地應(yīng)用于逆變器的控制中。
滑模變結(jié)構(gòu)控制
滑模變結(jié)構(gòu)控制利用不連續(xù)的開關(guān)控制方法來強迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著相平面中某一滑動模態(tài)軌跡運動。該控制方法最大的優(yōu)點是對參數(shù)變化和外部干擾的不敏感性，即強魯棒性，加上其開關(guān)特性，特別適用于電力電子系統(tǒng)的閉環(huán)控制。但滑模變結(jié)構(gòu)控制存在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)效果不佳、理想滑模切換面難于選取、控制效果受采樣率的影響等弱點。如今，逆變電源的滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究方興未艾，特別滑模變控制和其它智能控制策略相結(jié)合所構(gòu)成的符合控制策略的研究倍受關(guān)注。
無差拍控制
無差拍控制是一種基于微機實現(xiàn)的PWM方案，它根據(jù)逆變電源系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出反饋信號來計算逆變器的下一個采樣周期的脈沖寬度，80年代末引如到正弦波逆變電源控制系統(tǒng)中。對于線性系統(tǒng)來說，該控制方法具有很好的穩(wěn)態(tài)特性和快速的動態(tài)響應(yīng)。其缺點也十分明顯：它對系統(tǒng)參數(shù)的變化反應(yīng)靈敏，即魯棒性較差。一旦系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)較大波動或系統(tǒng)模型建立不準(zhǔn)確時，系統(tǒng)將出現(xiàn)很強的震蕩。為此，在無差拍控制之中引入智能控制是當(dāng)今的研究熱點之一。
智能控制
智能控制技術(shù)主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)，對于高性能的逆變電源系統(tǒng)，模糊控制器有著以下優(yōu)點：
具有較強的魯棒性和自適應(yīng)性，模糊控制器的設(shè)計不需要被控對象的精確數(shù)學(xué)模型。
查找模糊控制表占用處理器的時間很少，因而可以采用較高采樣率來補償模糊規(guī)則的偏差。
模糊控制的優(yōu)勢在于，能夠根據(jù)不同精度的需求開靠近非線性函數(shù)，但相對的，其規(guī)則樹和分檔都收到了一定程度的控制。同事也包含人為控制的因素，所以模糊控制在控制方面的精度仍然有待改善。
以上六種控制方法就是逆變電源中較為主流的設(shè)計，大家可以通過本文的介紹對這些方法有一些初步的理解和認(rèn)識，希望大家在閱讀過本篇文章之后能夠有所收獲。
