[发明专利]一种基于重复模糊控制器的不间断电源逆变系统及其设计方法

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，公开了一种基于重复模糊控制器的不间断电源逆变系统及其设计方法，UPS逆变器跟踪控制输出电压，经驱动模块驱动逆变桥的开关器件的动作使得直流电压对电感进行充放电，经滤波器后，在负载侧获得交流电压，本发明利用模糊控制器将重复控制与模糊控制结合可以得到基于重复模糊控制器的单相逆变器模型，引入模糊控制，改进重复控制的补偿环节，提出了重复模糊控制策略在逆变器中的应用。模糊控制避免了重复控制设计复杂补偿器的过程，弥补了现有技术重复控制精确度不高的缺陷，实现正弦信号的无静差跟踪，同时又利用了模糊控制在纯滞后，非线性环境下的优势和快速的动态响应能力，提高了控制器的整体性能。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于重复模糊控制器的不间断电源逆变系统及其设计方法。

背景技术

零相位误差跟踪理论(ZPETC)最早由Tomizuka提出，是一种应用在被控对象精确模型的技术手段，该方法的原理利用已知的未来信息设计补偿器，令目标输入到控制输出的相位在全频率域内为零，消除传递函数上造成不稳定因素的零极点，已达到相位与幅值补偿的目的。

在实际工业生产中，工况复杂造成了数学模型多变的情形，也使得该技术对参数变化和扰动较为敏感。当目标输入变化时，会因控制策略滞后造成跟踪误差。将系统引入频域进行分析，误差大致分为了幅值与相位两部分，这就要求控制器对其进行分别补偿。幅值误差可以利用简单的放大器补偿，相位误差就需要零极点对消，需要注意的是这种方法只适用于最小相位系统，在非最小相位系统中不希望消除零极点，就难以满足稳定需求。

1992年日本学者舟桥康行、山田学提出了设计该补偿器的新思路，采用两自由度控制系统，不仅将目标输入到控制输出的相位差在频域内补偿到零，还兼容了可控的系统增益特性。但是他所针对的典型信号中并没有包括逆变器要求输出的正弦信号，在跟踪正弦信号时，仍存在幅值误差，而且其设计过程比较复杂，不便于实际应用。

发明内容

发明目的：针对现有重复控制策略中补偿环节设计复杂，对正弦信号存在参数多变与周期扰动无法精准跟踪的局限性，本发明提出了一种基于重复模糊控制器的不间断电源逆变系统及其设计方法，使系统可以适应多类型负载且提供良好的动稳态性能，降低了复杂的非线性系统对控制策略的要求，在一定程度上增强了系统对指令信号无静差跟踪的能力和抗干扰能力。

技术方案：本发明提供了一种基于重复模糊控制器的不间断电源逆变系统，所述系统包括UPS逆变器、重复模糊控制器和PWM驱动模块；所述UPS逆变器包括直流源、与所述直流源连接的逆变桥以及滤波器；所述重复模糊控制器包括重复控制器、模糊控制器；

所述UPS逆变器通过跟踪控制输出电压，经PWM驱动模块驱动所述逆变桥的开关器件的动作使得直流电压对电感进行充放电，经滤波器后，在负载侧获得交流电压；

所述重复控制器包括重复内模、稳定环节、周期延时环节以及补偿环节；所述重复内模，外部信号的动力学模型植入所述重复控制器构成反馈控制系统；所述稳定环节，对所述重复内模的改进措施，衰减上周期误差累积输出值；所述周期延时环节，将控制信号延迟一个周期；所述补偿环节，采用模糊控制理论，对系统误差进行跟踪使控制对象的输出跟踪指令信号，对相位和幅值进行补偿；

所述模糊控制器，串联于所述重复控制器的重复内模后，使产生的误差进行模糊归纳，通过模糊控制思路计算u_f，对重复控制进行动态补偿。

进一步地，所述系统还包括蓄电池，所述UPS逆变器接入直流电压，且所述蓄电池电压与其所述直流电压保持一致。

进一步地，所述开关器件选择IGBT并带有换路续流二极管，所述滤波器为常用的LC滤波器。

本发明还公开了一种基于重复模糊控制器的不间断电源逆变系统设计方法，包括如下步骤：

步骤1：构建不间断电源逆变系统数学模型；