應用反覆控制理論於三相脈寬調變換流器電流控制之研究

Abstract

本論文針對反覆控制理論應用於三相脈寬調變換流器電流控制進行 研 究，詳盡分析反覆控制器穩定條件與外界雜訊干擾，提出系統化的設 計流 程兼顧系統穩定度與誤差消除率，可適用於不同控制架構的三相交 流系統 。本文所提出的反覆控制器直接於離散空間進行設計實現，並於 離散空間 進行控制系統的分析與模擬，可明確掌握整體數位控制系統的 特性。文中 以全數位方式實現控制系統，不需設計複雜的類比硬體電路 ，可以縮短控 制器發展時間也增加控制法則改良時的彈性。本文所提出 的三相系統反覆 控制架構，具有架構簡單、設計方法明確，適合電腦輔 助設計流程，也易 於以微處理器實現。本論文首次將反覆控制理論應用 於三相脈寬調變換流 器的電流控制，在低開關切換頻率下消除低次電流 諧波，因此可根本解決 馬達因電流諧波所造成的脈衝扭矩與音頻噪音。 最後論文以PC-DSPLab交談式數位控制發展系統，驗證三相脈寬調變換流 器之全數位反覆控制系統， 實驗結果與電腦模擬十分吻合，證明論文所 提反覆控制架構的有效性與理 論分析的正確性。論文中也以電子負載模 擬器驗證所提設計方法的可行性 ，確實可適用於各種不同控制架構，有 效消除原先系統所存在之週期性電 流誤差提昇穩態時系統性能。 This paper presents a fully digital repetitive control scheme for increasingthe current regulation ability of a PWM inverter drive. The rigid stabilityrequirement is relaxed by including an appropriately chosen filter in therepetitive controller. The proposed control scheme combines a conventional PI-type current controller with a novel repetitive controller to improve both thetransient and steady-state performance. The stability condition of the pro-posed scheme and variance propagation of noise disturbanceshave been analyzedin this paper. Moreover, a systematic designprocedure has also been addressed.The designed repetitive controller can be easily implemented by microprocessorto its simplicity. A PWM inverter system based on PC-DSPLab is constructed toverify the proposed control schemes. The simulation and experimental resultsshow the effectiveness of the proposed control schemes and prove the accuracyof theoreretic analysis.