基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究_大学生考试网
基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究
南京航空航天大学 博士学位论文 基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究 姓名：陈宏 申请学位级别：博士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：胡育文
南京航空航天大学博士学位论文摘要重复控制是基于内模原理的新型控制理论，是抑制周期性干扰信号的有效方法。 为了解决逆变电源系统中非线性负载引起的波形畸变问题，本文对基于重复控制理论的逆变电源控制技术进行了深入的研究。研究工作主要集中在重复控制系统的基本性能、控制器设计理论以及针对逆变电源系统的应用设计等方面。 在对重复控制理论的研究中，本文首先从极点与性能的关系出发，重新讨论了重 复控制系统中各参数之间的关系。推导了内模、补偿器和受控对象模型之间的数学关 系，给出了补偿器的最优形式，解决了传统分析法中忽略内模影响而带来的问题。其 次，研究了非谐波次干扰下的重复控制器特性。通过数学推导和仿真，对此种干扰在重复控制系统中的影响以及与控制器参数的关系进行了深入研究。第三，分析了重复 控制器的动态特性。研究了阶跃型给定信号下系统的响应过程，分析了影响性能的各 项因素，给出了改善动态性能的具体措施。 在“基本重复控制器设计法”的基础上，给出了两种新的控制器设计方法。方法 一从极点与系统性能的关系入手，通过限制极点分布范围得到控制器的最优参数，克 服了原方法无法给出最优参数的弊病。针对理想内模无法应用在含有不稳定零点的受 控对象的问题，本文提出了第二种重复控制器设计方法。该方法在方法一的基础上， 引入函数拟合的思想，较好地解决了系统稳定性和误差收敛之间的矛盾。 本文从以下两方面对重复控制在逆变电源系统的应用进行了研究：首先是逆变电 源系统的建模方法。通过分析元件参数变化的影响，提出在重复控制系统中可以直接 根据电路拓扑和参数建立逆变器模型的观点，简化了建模的工作。其次，根据现有数 学模型的特点，采用局部对消的思想设计了相应的重复控制器，解决了重复控制器对 模型精度要求高、系统不易稳定的问题，并在控制器的设计中引入函数型内模和特殊 函数，进一步提高了系统的性能。 采用数字信号处理的思想，提出了一种全新的重复控制器工程设计方法。该方法 将控制器的设计转化为零相移低通数字滤波器的设计问题，借助于数字信号处理的理 论和工具直接得到所需的控制器参数。实践表明，此方法具有设计简单、控制器参数 精确的优点，特别适合逆变电源系统的重复控制器设计。关键词：逆变器，重复控制，谐波，补偿器，滤波器，ＦＩＲ，模型，对消基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＣ）ｔｈｅｏｒｙ ｉｓ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｉｔ ｉｓａｎａｎｅｗ ｔｈｅｏｒｙ ｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｅｌ（ＩＭ）ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ．Ｉｎ ＡＣ ｐｏｗｅｒａｒｅｓｙｓｔｅｍ，ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｌｏａｄｓｍａｊｏｒｓ０１．ｆｌｅｅｓｏｆ ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ（ＴＨＤ）．Ｔｈｉｓ ｂｕｉｌｔｔｈｅ ｍｏｔｉｖａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｏｒｋｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎＲＣ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｂａｓｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ＲＣａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ＡＣ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ． Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ＩＭ，ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｂｅｅｎ ｄｅｄｕｃｅｄ．Ａｎｄ ｆｒｏｍ ｉｔ。ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒａｎｄｐｌａｎｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ｏｆ ｐｏｌｅｓ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｗｈｉｃｈ，ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｈａｓＣａｎ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＲＣ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｐｒｏｆｏｍａｄｌｙ ｗｈｅｎ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｉＳ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＲＣ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｗｏ ｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｎ Ｃａｌｌｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅｏｆｐｒｏｔｏｔｙｐｅｃａｎｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｆｉｒｓｔ，ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔＯｎ ａａｍｅｔｈｏｄｔｏ ｇｅｔｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂｙ ａｓｓｉｇｎｉｎｇ ａｌｌ ｐｏｌｅｓ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｇｉｖｅｎ ｒａｄｉｕｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｌｄ ｍｅｔｈｏｄ，ｇｅｔ ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｗｈｉｃｈＣａｎｇｕａｒａｎｔｅｅ ｂｅｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｚｅｒｏｓｆｏｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｎｏｔｈｅｒ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｐｌａｎｔ ｔｈａｔ ｈａｓ ｕｎｓｔａｂｌｅ Ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｓｔｅａｄｙｅｒｒｏｒａｎｄ ｒａｔｅ ｏｆ ｅｒｒｏｒ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ．Ｂｙ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｈｉＲ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈａｔ ｂｕｉｌｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ’Ｓｍｏｄｅｌ ｂｙ ｃｉｒｃｕｉｔ’Ｓ ｔｏｐｏｌｏｇｙａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ＲＣ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏＯｉｌｐｌａｎｔ ｍｏｄｅｌ，ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｐａｒｔｌｙｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ＡＣ ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｎｅｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｈａｓ ｓｔｒｏｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ＲＣ ｓｙｓｔｅｍ ｄｏｅｓｎ’ｔ ｎｅｅｄ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｔｅｍｏｄｅｌ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙＣａｎ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｐｅｃｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎ ＩＭ ａｎｄ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ． Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｉｎｖｅｇｅｒ．Ａ ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄａ ｚｅｒｏＣａｎｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｌｏｗ ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅａ ａｈｅｌｐ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏｏｌｓ，ｉｔ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏｄｅｓｉｇｎｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ．Ｉｔ ｉｓｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ ｉｎｖｅｒｔｅｒ．ｇｏｏｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎＫｅｙｗｏｒｄ：ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｈａｒｍｏｎｉｃ，ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ｆｉｌｔｅｒ，ＦＩＲ，ｍｏｄｅｌ，ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎｌｌ承诺书本人声明所呈交的博士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特另ｔｌＤｎ以标注和 致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：僻，宏日期：ｚ口。弓年弓月Ｊ７日南京航空航天大学博士学位论文第一章绪论本文的磺究内容是采髑重复控剃理论的ＣＶＣＦ（幢厦惶频）ＳＰＷＭ逆变嚣挖镬 技术。本章首先介绍了咆压型ＳＰＷＭ逆嶷器：其次着重论述了游波控制的意义和发 展情况，对当前的几种控制方裘进行对比，在此基础上指出熏复控制的优点；最 臀，对本论文后续章节内容作一简要介绍。１．１ＳＰＷＭ逆变器１９６４年，德翻学者Ａ．Ｓｃｈｏｎｕｎｇ和｝｛。Ｓｔｅｍｍｌｅｒ根摄通讯理论中的调割技术提出了脉宽调制变颓的思想Ｈｊ。１９７５年，Ｂｒｉｓｔｏｌ大学的Ｓ，Ｒ．Ｂｏｗｅｒ等人对该技术谶行 了成功地成用。实现这种方案的主功率电路简单、控制容易，可以很方便地实现各 弹复杂的控制籁律。经避邋４０年酶发展，脓宽谲箭（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，麓称 ＰＷＭ）技术已得到了非常广泛的应用【２。，成为电力电子领域中最重要的技术之一。 ＰＷＭ遂变嚣靛是裂蠲踩宽溺涮技术，将壹滚交换受交滚瓣毫力奄子装羹！！。它 利用一组电子开关实现电能的转换。见图 ｌ，ｌ。当Ｑｌ与Ｑ４遁，Ｑ２、Ｑ３凝，受载获褥 正极性的瞬时电臌，反乏可获褥负极性的瞬 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。搬据采样控制理论可 知，冲量（幅值对时间的积分）相等耐形状 不间的窄脉渖加谯惯性环节上，其作用效果圈１．１ ＤＣ／ＡＣ示懑醒基本相同。ＰＷＭ技术的理论就魑基于“冲量等效”特性。当形状不同但冲量相等匏窄稼冲窀压激灏信号藏魏子其肖惯性静低逶滤波器露，输击赣褥襄静瞧匿镌寂基本相同，熊差别仪表现在高频成分上。ＳＰＷＭ是在ＰＷＭ的基础上，令～组电压脉 冲豹栽薰与正弦波在特定辩闫藏瓣内瑟馁含豹藐爨一一黠瘟，获嚣在滤波器辕蠢漆 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 攒导和实际兹颁港分橱表鹱，ＳＰＷＭ歇净电压凝骞与爨想正弦电匿一致熬基波分 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，利用较小的滤波嚣就§％将谐波消除撑。此辨，只需改变ＳＰＷＭ脉＿｝孛宽度，靛可以平滑地调节输出电压的基波幅值。采掰ＳＰＷＭ技术的逆变器即为ＳＰＷＭ逆变 嚣，它在波形质量和控制方面都肖很好的性能。由于凝有突出的特髋，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 交器髂应藤范霞分为运麓控涮，交流稳定电源帮惫力系统三部分。基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究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。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。１．２谐波污染问题 １．２．１谐波的危害随着社会发展，各类用电设备的增多，非线性负载的种类、数量和比重都迅速 增加，谐波对供电系统的污染日益严重，它对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。其危害主要体现在以下几个方面：谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输电以及用电设 备的效率，大量的３次谐波电流通过中线时会使线路过热甚至引发火灾。 谐波会引起电机和变压器发热、振动加剧，运行效率下降。例如变频器输出电 压波形为１８００方波时，电机效率会降低５％～７％，功率因数下降８％，电流增加 １０％。而且谐波有可能引起电机振荡，导致机械损坏Ｉ“。 谐波对电容器的影响和危害很大【３１，其损害机理包括电效应、热效应和机械效 应。在谐波作用下，内部介质更容易发生局部放电，电容器内部发热和温升增加， 电容的接线与外壳之间、内部极板之间可能产生机械共振引起介质的机械损伤。 谐波会导致某些继电保护装置误动作，致使系统无法正常运行，谐波还会使电 气测量仪器失准，影响计量精度。 谐波干扰中的高次成份会对通讯、控制系统造成干扰，轻者产生噪音，重者导致信息丢失，造成系统无法正常工作。２南京航空航天大学博士学位论文１．２．２谐波的来源若要对谐波污染进行有效的治理，首先要找到谐波产生的根源，当前已经公认各类非线性用电设备是产生谐波的主要来源。在电力电子设备大量应用之前，变压器、电弧炉以及日光灯等电器是主要的谐波污染源，但在电力电子设备广泛应用的今天，电力电子装置已经成为最大的谐波源。在各类电力电子装景中，整流装置所占的比重最大。根据１９９２年日本电气学会的调查报告【４】，在被调查的１８６家有代表 性的用户中，最大谐波源为整流装置的用户占６６％，为办公及家用电气的用户占 ２３％，为电弧炉的用户占４％。因此最大谐波源为电力电子装置的用户占９０％。 目前，常用的整流电路几乎都采用品闸管相控整流电路或者二极管整流电路。 这种结构的电路伏安特性呈现严重非线性。即使供电电压为标准正弦波，负载电流也是严重畸变。由于电源内阻不为零，这种包含大量谐波成份的电流必然会产生谐 波压降，使得输出波形畸变。对于逆变器而言，当负载侧为不控整流桥、滤波电容和 电阻时，由于二极管具有单向导通特性，只有电源电压瞬时值高于负载侧电容电压 时才有电流，而二极管一旦导通，负载又呈现很低的线路阻抗。随着二极管周期性 的导通关断，整个电路拓扑结构周期性变化，逆变电源输出电流为一系列的尖顶窄 脉冲，一般情况下，输入电流ＴＨＤ高达１００％，此时逆变电源输出电压会出现明显 消顶，电压ＴＨＤ会超过５％，严重时会达到１０％以上，远远超出供电质量的标准。１，２．３谐波的标准制定谐波标准是控制谐波含量的主要技术依据。世界各国和相关国际学术机构 相继制定了相关标准１５】。如美国的ＩＥＥＥｓｔｄ－５１９１９９２，德国的ＶＤＥ０８７１，欧洲标准ＥＮ．０６５５５．２。不同的标准针对不同的情况，有的是针对公共电网接入点电压的谐 波，有的针对用电设备的电流谐波，有的针对用户系统的电流谐波。目前国际广泛 接受的是ＩＥＣ６１０００―３．２标准。我国的国家标准是ＧＢ／Ｔ１４５４９．９３《电能质量公用电 网谐波》，标准中规定了公用电网谐波电压。见表１．１所示。表１．１公用电网谐波电压（相电压）限值 电网标准电压（ＫＶ） Ｏ．３８ ５ ４．０ ２．Ｏ ６ ４ ３．２ ｌ，６ ｌＯ ４ ３．２ １．６ ３５ ３．０ ２．４ １．２ ６６ ２．０ ２．４ Ｉ．２ “Ｏ ２．Ｏ １．６ Ｏ．８电压总谐波畸变率（％） 各次谐波电压 含有率奇次偶次此外，对于每相输入电流小于１６Ａ的用电设备，它的谐波情况国家也作了相应 的规定。国标ＧＢｌ７６２５．１―１９９８《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每 相输入电流≤１６Ａ）》将用电设备分为四类：Ａ为平衡负载类：Ｂ为便携式工具；Ｃ基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究类为照明设备；Ｄ类为输入电流为特殊波形并且有功功率Ｐ一＜６００Ｗ的设备。对于Ｄ类设备，具体参数见表１．２。表１．２Ｄ类设备参数表５ ７谐波次数（ｎ） 每瓦允许谐波电流（ｍＡ／Ｗ）３９１１１３＜ｎ＜３９３．４１．９１．００．５Ｏ．３５３，８５／ｎ晟大容许谐波电流（Ａ）２．３１．１４０．７７０．４０．３３２．２５／ｎ１．２．４解决谐波污染的方法当前解决谐波污染的方法主要有三种，一是对产生谐波的电力电子装置的拓扑结构和控制策略加以改造，从根源上消除谐波来源；二是在电网侧对已经产生的谐 波进行补偿，降低谐波对其它用电设备的危害与影响：三是从电源端入手，选用适 当的控制方式，降低电源内阻，减小谐波压降引起的输出电压失真。 （１）当前电力电子装置大多使用传统的相控整流或不控整流作为输入级，这是 产生电网谐波的主要来源，因此可以考虑对整流方式进行改进，采用低谐波电流输 入的整流方式。最常见的方法是采用多重化技术增加换流器的相数１４’６ｌ。分析可知， 整流装置的特征谐波次数为ｈ＝Ｋ．Ｐ±１，式中Ｋ为正整数，Ｐ为整流装置脉动数。因１此理论上最大的谐波发生量为Ｉｈ＝Ｉ．×÷，增加整流数将使特征谐波次数提高，相 ｎ应的谐波电流减小，例如大功率ＵＰＳ通过１２相整流可以将输入功率因数提高到 ０．９５以上。但是多重化技术的缺点是需要专用的变压器，使得装置复杂，成本增 加，而且它无法消除高次谐波ｌ『”。 此外，可以将逆变器的拓扑结构和ＰＷＭ控制方式应用于整流器，从而获得低 谐波输入电流和可调整的功率因数。早在７０年代，人们就尝试将ＰＷＭ控制用于整 流器１８］，但是由于电力电子器件的限制，一直没有大的进展。近年来随着谐波污染 的加重和相关标准的实行，为ＰＷＭ整流器的研究和发展注入了动力，大容量的全 控型电力电子器件的成熟也为ＰＷＭ整流提供了物质基础。自８０年代中期开始，有 源功率因素校正（ＰＦＣ）技术成为电力电子技术的一个研究热点Ｉ９１，它与ＰＷＭ整流 器一样，都是以ＰＷＭ方式工作的ＡＣ／ＤＣ电路，采用这种技术的整流器具有结构紧 凑，控制灵活，功率因数高的特点，是治理谐波的一个重要方法。目前此类整流器 还存在控制复杂、功率较低等问题，而大功率ＰＷＭ整流器成本较高，短期内难以广泛应用。（２）针对电网中已经存在的谐波，可通过下面三种方法进行抑制１３，１０］。第一种是传统的无源滤波装置，在谐波源附近安装若干单调谐及高通滤波支路，可以吸收４南京航空航天火学媾士学位论文谐波电流。这类装置多出电力电容器、电抗器和电阻器组合两成。该方法结构简 辈，牲娆可靠，缝护方便，广泛应用于邀网系统。理是我方法也存在骥浸的缺点， 补偿特性受电网阻抗和遗行状态影响，翰与系统发生并联谐振，造成滤波器过载甚至烧毁，因此需专门设计各元碉：参数。尽管如此，它仍是当前补偿谐波的最主要手段。第二种方法是加装静止无功补偿装鹫。其基本结构蹙由快速可变的电抗或电容组合而成。它可以有效地减小谐波源的谐波量，具有抑此电压波动、闪变、三捆不平衡和幸｝经功率鬻数静功麓。第三静方法是采掰有源电力滤波器（ＡＰＦ）盼“｛。有源滤波器本质是～个谐波发生器，它对电网中的谐波进行检测，通过ＰＷＭ技术生 成大小相等相佼捅差１８０４敦谐波，然后将ｌ｝￡谐波注入瞧弼以抵消秀丽中的谐波。ＡＰＦ可以对大小和频率都在变化的谐波进行补偿，具有响应速度快、补偿效果好的 掩点，恧且对电测没有影响，不存在谐掇戆危险。虽然ＡＰＦ具蠢显著熬优点，爨是 离实用阶段仍有一段距离，主要问题集中在以下几个方面：首先是开关频率问题。 为了有效补偿高次谐波，需要开关器件工作在较高频率，但是大功率装鼹为了减小 开关损耗，开关频率一般较低。獒次，器件的原因限制了ＡＰＦ的容量，不能充分发撵作用；第三，嗣前ＡＰＦ的成本较高，雉以推广。（３）对予ＣＶＣＦ―ＰＷＭ逆交电源两吉，输出电压畸变泉源予谐波电流在逆交黎 输出阻抗上的压降。如果降低逆变器输出阻抗，则可以解决电压畸变问题。对此， 霹慕爨嚣褥方法：一秘方法是在遴变爨浚密臻壤浚ＬＣ港藏支蹿，透过会理设鬟谐 振频率，使它对特定次谐波输出阻抗近似为零【１３，“Ｊ。但魑此方法对每一次谐波都要 增设一个ＬＣ支路，使得电源傣积、重量、成本大大增粕。另一种方法是通过提葛开关频率来减小滤波电感，从而降低逆变电源输出阻抗。这种方法对予小功率产品十分适合，但是对于中、大功率魄源，受器件艰到，开关频率不可能很高，滤波电 感减小的余逸不大，此方法受到Ｔ限制。 如果能够在不改动硬件的前提下，通过一定的控制方法减小输出电压谐波，那 么这稀方法酶优势是不富黹喻静。通过研究发蕊，弓ｌ入输出电压的瞬时值反馈控锸 可以明显增强电源系统抗御非线性负载扰动的能力，减小了电压输出波形畸变。这 是嚣蔻采用电压瓣薅值反馈控裁技术后ＰＷＭ逆变器豹潮环输出阻挠程时开环情猿 大大降低［１４１。与增设无源滤波环节或单纯提高开关频率的方法相比，通过控制手段 降低赣爨辫攘豹方法雯麓擎有效。 对于逆变电源系统而言，除了非线性负载外，为了防止桥臂直通而设置的死区 延蛙选会对电压波形造成影瞒【１５ｊ。死区豹券在使得理想ＰＷＭ输出电鹾中叠知了一 组高频脉冲，其幅值、频率与ＰＷＭ脉冲相同，宽度等于死区时间，包络线为方 波，这一波形中包含开关频率以下的低次谐波，增加了输出电感波形的嚷变。为了 克服死区的影响，可既采取各种措施进行补偿，但这些补偿措施对非线性负载的影 响是无效的。采用波形控制技术赢，作为一种闭环控制乎段，它不但能克服非线性 受裁影确，两徉键可戳克鼹死区效应的影响。本文所要研究的就蹩通过适当的掩翩基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究策略使ＣＶＣＦ―ＰＷＭ逆变器输出电压波形在非线性负载下保持理想正弦波。１．３波形控制技术发展概述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，下面简要介绍几种常见的控制方案： （１）ＰＩ控制‘１６，１７１ ＰＩ控制以形式简单、参数易于设计、理论成熟为特点，成为当前最经典、应用 最广泛的控制方式。在电源中有电压有效值反馈和瞬时值反馈两种形式的ＰＩ控制。对于采用瞬时值反馈的ＰＩＤ控制系统，由于空载的逆变器模型近似于二阶临界振荡环节，积分器的作用又会增加相位滞后，为了保证系统稳定，控制器的比例Ｐ必须加以限制，控制系统的动态性能一般，系统对非线性负载扰动的抑制效果不好。由 控制理论可以知道，对于正弦指令信号，ＰＩ控制器不能实现无静差跟随，输出电压的稳态精度必然受到影响，实际系统中往往增加电压均值反馈外环来保证稳态精度【ｌ ８１．（２１双闭环控制１１８－２２１对于电压单闭环控制系统而言，只有当负载扰动的影响在系统的输出端表现出 来以后，控制器才能有所反应。由电路结构可以知道，电流的变化快于电压的变 化，如果在逆变器的电压环内增加电流环，就可以显著提高系统的动态性能，及时 消除负载扰动的影响。同时由于电流内环对系统特性的改造，系统稳定性得到加 强，大大简化了电压外环设计。双闭环控制同时具备优良的动、静态特性，是一种 理想的波形控制方案。但它也存在不足之处：如果存在非线性负载扰动，为了消除 干扰影响，电流内环需要很快的速度，这使得内环只能采用模拟电路实现，数字控 制器难以达到满意的速度。如果内部电流环采用滞环比较形式，由于滞环的非线性 特性，对系统稳定性有一定的影响。为了更好地抑制负载的扰动，滞环的宽度越窄 越好，但这会使开关频率急剧升高，因此这种形式控制器对非线性扰动的抑制能力 有一定限制。 （３）无差拍控制【２３‘２６】状态变量的无差拍控制早在１９５９年就由Ｋａｌｍａｎ提出，但是直到８０年代中期无差拍控制才在逆变电源上得以应用。随着高性能处理器的出现和无差拍理论研究的 深入，针对逆变电源的无差拍控制已经广泛开展起来，而且取得了不少研究成果。 无差拍控制是在控制对象离散学模型的基础上，根据系统的状态方程和输出信号的 反馈量来计算逆变器的下一个采样周期的脉冲宽度。如图１．２所示的逆变电源６南京舷空航天人学博士学位论文替状态交量，系统袄态方校为：彳塑罄１．２滋变电深掇翻中，可以将负载等效为一个电流源，ｉ。为任意值。选择输出电压ｖ、电感电流ｉ，为Ｉ船Ａｘ十廖“ｌＹ＝Ｃｘ其中ｘ＝［ｖ，ｉ￡】７，Ｙ＝ｖ，“＝【Ｕｉｏ］’；ｚ＝｜～０上１≯ｌ，嚣＝ｌ。恐一苫。｝，ｃ＝ｃｔ。，；状态方程离数他褥：Ｉ算（ｔ＋１）＝Ａ＋ｘ（Ｊｉ｝）＋Ｂ’ｕ（ｋ）ｌＹ＝Ｃ’ｘ（ｋ）爿’＝ｔ＿ｒ＝［芝：２］，Ｂ‘。一。ｔｅＪｒ一，，曰＝［乏：乏：］；Ｔ为采样周期，Ｉ为单位矩阵， 由离散状态方程得ｖ（ｋ＋１）＝ｑｌＶ（移＋ａ１２屯（．ｉ｝）＋旗ｌＵ（女）十岛２Ｉ（ｋ）上式表明，输出电压豹下一次采样值是本次输出电聪、电感电流、逆变器输出 毫运班及受载彀流采稀僮酶线往维会。令输密窀藤Ｖ（ｋ＋１）与其撩令参考僵 阶∥（七十１）相等，得到无麓拍控制律 Ｕ（．ｊ｝）＝［Ｖ，＇ｅｆ（ｋ＋１）一＃ｌｌｖ（ｋ）一ａ１２ｔ‘Ｌ（ｋ）～ｂ１２ｉｏ（ｋ）］／ｂ，ｌ ｕ（后）是由逆变器直流母线电压Ｅ和脉冲宽度ｒ（ｋ）决定的，计算Ｔ（ｋ）得到，（秘＝Ｕ（ｋ）Ｔ／Ｅ上式栽明在每个采样间隔发出的控制量ｒ（ｋ）是根据当前时刻的状态向量和下～个采样辩剡豹参考正弦波诗算褥掰靛，蠢受载砉｜耋动或ｊ｝绫经受载弓｜超雩罨输蹬毫藤偏差可在一个采样周期得到修正。 翠期泌无差撼控利怒基于隰继受载瑕设，受鼗逶应瞧差，袋建撬动菇测爨【１７，２７１ 可以实时预测负裁电流，可以显著增强负载适应性。针对计算延时影响、直流电压 裂用率熬嬲题，Ｗ疆采用状态鼹溅嚣【２７１将控铡｛磐翔提蘸～熬来辫决。基于壤复控制蠼论的逆变电源控制技术研究无差拍控制的优势在于极高的动态性能，输出能够很好地跟踪给定值，波彤崎 交小，缺点楚对系统数数学模型精璇要求惑。另外，虫于它具有套一个袋蝾周麓肉 消除误差的特性，控制动作比较剧烈，当数学模型与实际对象有蓑异时，不但达不 到控制效果，还会燃成输出性能恶化甚至系统不稳定，危鬻逆变器的安全运行。当 前瘸子逆变器控稍鹩无差掐羟镪已经发展了五种不同的方法：以阻性负载为綦础的无差拍控制；蔽挠动瓣涮器为蓬磴鹃凭差稻控稍ｌ型； 以扰动观测器为基础的无差拍控制器ＩＩ型： 瑷蠹部横型滠璎为基础熬极点熬莲毳差籀控摹ｇ；以数字ＰＩ调节为基础的无差拍控制；无差拍羧到是一釉优点秘缺点都很突出的控制方式，针对它的闷题，莠不少学 者采用与其它控制方式相结合的方式来克服，这方面的研究是无藏拍控制的一个研 究热点。ｆ４）状态反馈控制㈣扶控裁凝论豹翘凄寒谈，溺环蓉统经魅与鲻环缀焘蜜甥摇关。经典控粼理论弱 调整汗环增赫及引入串、并联校正装置来配簧闭环极点来改善系统性能；而在状态 空闻的分析中，除了测用输崽反馈以步｝，主要利用状态反馈来配鬟极点，它能提供 更多的校正信息，从而得到最优的控制规律，抑制蛾消除扰动的影响。从状态空问 角度分手斥，单闭环控制系统性能不佳的原因可以勰释为单独的输出反馈未能充分利 用系统的状态信怠。如采将输岛反馈改为状态反馈，应该龋够改善控制效果。与双 闭环控制类似，状态反馈波形控制系统也需要二个反馈变墩，但怒并不用它来构成 猛立的阙环按箭回路，丽怒在获悉警阔穰念上逶过合理选铎反馈穗益阵来浚变对系 的动力学特性，以实现不同的控制效果。 袄态复缓控秘豹凌大臻杰是霹激太大改善系统黪动惫麓蔟，戮为它露以任意聚 鼹闭环系统的极点。由于建立逆变器状态模型时很难将负裁特性究全考虑在内，所 鞋拔态反馈控裁哭憝铮对空载或瑕定阻性受载送行，魏巢不采取棚应措蓬（增莰受载电流前馈补偿，预先进行鲁棒分析等），则负载的变化将导致稳态偏差的出现和动态特性的改变ｉ２…。（５）滑模变结构控制口０。３２Ｊ掰谓交缭季鼋是臻在系统工俸孛，羧据逶行参数髂交稼嫠系统中繇萤之阗静联结 方式发生变化，或者某些倍号的极性发生变化，具谢这类特征的控制系统均可成为 交皱擒控裂系绞。 滑模变结构控制是一种ｊＥ线性控制方法，它是利用某种不连续的开关控制策略 宏强遗系统豹状态变量沿蓉糖乎瑟巾菜一预先设诗好豹“澎动摸态”孰迹运动，从８毫塞靛空航天大学潜士学位论文瓤达到预期的性能。它起源于对继电特性和Ｂａｎｇ．Ｂａｎｇ控制系统的研究。滑模变结 秘控制系统的最大优点楚箕对参数变讫和外部貔动不敏感，具有强餐棒往，丽叠箕 吲有的开关特性吸引了众多学者将它应用于逆变电源的控制之中。早期逆变电源的 淆模控翻采露模藏电路安蕊，磷｛牟电路嶷杂，藤显控溺功§ｌ有黻。虽然可敬躅舞性 能处理器代替模拟控制Ｆ乜路，但是由于连续滑模控制器的设计方法不能直接用于离 教溪摸羧麓器豹设计，藤教采襻胃蔻会譬致系统振动或系统不稳，毽戴需要完全不 同的离散滑模控制技术。适合微处理器的离散滑模控制器的设计方法能够保证逆变 恕源系统麴动态瞧毙，攥是系绞熬稳态姓能却不够理想。有学爨在褰教滑摸控键的 熬础上引入了前馈控制，改善了稳态性能，取得了较好的动、静态性能，但是当负 载超出正常僮后，漏模控镥《器的负担会变彳导非常重。 滑模控制具有侠速性和强鲁棒性的优点，健在应用上存在～些问蹶。首先是逆 变电源系统的理想滑模切换面很难选取：其次，滑模变结构控制只有采用数字影式 蜜现方巢有大静艨用价德，丽数字式淆模变结构控翻旯有当采样频率鼯够高时才能 肖较好的控制效果，这然缺点限制了它的应用。目前采用滑模的逆变电源还停留在 实验室除菠，岗辩遗一莎戆研究才能寝翻餐实舔产品之中。 （６）模糊控制 模糊控制属于智能控制的范畴，它疑有不依赖控利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类控制领域。对于 鬃有多变量菲线住时变特往的惫力电子袋置，系统存在笈杂健与模型耩确往之阉的 矛盾，而模糊控制能够在准确与简明之间取得平衡，有效地对事物作出判断和处 穗。露予遂变毫滚系统亵言，暴鞠模糊控制器毒虢下往患： ａ）模糊控制器的设计过程不需要被控系统精确数学模型，模糊控制器有潜较 强款器襻性翻爨适应瞧。 ｂ）查找模糊控制寝所占用的处理器时间很少，因而可以采用较商的采样率来 补偿模糊规则和实际经验鹣偏募。文献ｆ３３】采膈输出电压和电感电流反馈，即把电匿误差和融感电流作为输入模糊变量，实现了逆变电源的模糊控制，谯整流性负载下输出电联ＴＨＤ缎小于５％。 文献［３４，３５］将模襁控稀≮无差桶相结合，由前者补偿无差擒控制在菲线性负载时的豳１．３带有模糊补偿器的逆变电源系统９基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究电压跌落，减小了非线性负载时的波形失真，原理框图见图１．３。该系统克服了无差 拍控制对参数敏感的问题，使得系统有较快的动态性能，较小的稳态误差。 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。１．４重复控制理论的发展及应用从波形控制的发展可以看出，无论是ＰＩ控制、无差拍控制，还是滑模控制和模糊控制，都是通过提高系统动态性能的方法抑制干扰，改善输出波形质量。这种方 法对负载突加突卸情况下波形的控制有很好的效果，但是对于周期性的扰动，例如 整流型负载时，上述方法的效果并不理想。这种情况下采用重复控制技术可以取得 非常满意的波形控制效果。重复控制器与其它控制器不同，它并不追求很高的动态 特性，而是利用扰动的“重复性”这一规律，“记忆”扰动发生的位置，根据相应 的控制规律，有针对性地修正输出波形．从而在稳态条件下实现对给定信号的完美跟踪。重复控制是基于内模原理１３６１的一种控制理论。由内模原理可知，在一个闭环调 节系统中，如果反馈回路中包含一个描述外部信号动力学特性的数学模型（即内 模），那么该系统具有理想的指令跟踪特性和扰动抑制能力。但是在内模理论的应 用中，存在这样一个问题，即在某些系统中的扰动信号不是单一频率正弦信号，信 号频谱中包含多种谐波成分，在使用内模理论时，必须对每一个干扰信号设置一重 内模，当谐波成分较多时，相应的内模数量也多，控制器在工程上难以实现。针对这个问题，Ｔ．Ｉｎｏｕｓ于１９８１年提出采用重复控制的方法消除系统的谐波干扰，并进行了成功的应用１３７，３８１。由于重复控制独特的性质，吸引了以Ｓ．Ｈａｒａ、Ｍ．Ｎａｋａｎｏ和 Ｔ．Ｏｍａｔａ为代表的一批学者对重复控制理论进行研究［３９－４２１。１９８５年，Ｓ．Ｈａｒａ从数学 上证明了重复控制的本质是基于内模原理的一种控制方法｜４３１，并将此它推广到多变 量系统中【４４１，完善了重复控制的理论体系。由于重复控制器多采用数字控制的形 式，Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ和Ｋ．Ｃｈｅｗ等学者对离散时间域的重复控制特性进行了研究１４５，４６１， 并针对控制对象模型提出了改进的离散重复控制器［４７－５０】。至此，传统的重复控制理 论以及设计方法基本成熟，重复控制器在机械、铸造、机器人、卫星姿态控制以及硬盘磁头定位等领域得到了广泛应用１５１－６１１。当前重复控制理论的研究重点主要集中 在两个方面：第一是新的重复控制器设计方法【６２。６４Ｊ；第二是参考信号或扰动信号为变周期信号的重复控制理论１６５，６６１。由于重复控制理论独特的性质，它也引起了电源方面专家的注意。为了解决整流型负载引起的输出电压波形畸变，Ｔ．Ｈａｎｅｙｏｓｈｉ、Ａ．Ｋａｗａｍｕｒａ和Ｒ．Ｇ．Ｈｏｆｔ于１９８８南京航空航天大学博士学位论文年首次在逆变电源中引入重复控制器【６７】，开创了重复控制理论的一个新的应用领 域。但是受当时硬件条件的限制，谐波的抑制效果不太理想。最重要的是，在这一 时期重复控制理论尚不完善，加上忽视了电源系统与机械系统的差别，简单套用机 械系统的重复控制器设计方法，导致系统的稳定性较差【ｌ ７１，这使得在其后的一段时间里重复控制器仅作为辅助控制器与其它控制器结合使用【６”。为了解决系统稳定性的问题，文献［６９１采用自适应算法对受控对象进行辨识，在线调整重复控制器参 数，系统稳定性和控制精度得到了改善。但是此方案算法复杂，控制器实现较困 难。文献［７０，７１１给出了一种相对简单的方法，通过采用改进型常数内模和相应的补 偿器改善了系统的稳定性，但是它降低了系统的误差收敛精度和收敛速度，谐波抑 制作用有所下降。对于电源系统而言，除了稳态性能以外，动态性能也是一项重要 指标，由于重复控制器结构上存在周期延时环节，动态性能不如其它方法的控制 器。为了得到满意的动、静特性，当前很多学者研究将重复控制器与其它控制器结 合，例如无差拍技术［７２－７４】、状态反馈［６９，７０，７５１等。采用这些方法大大降低了负载突变 对系统的影响，但是对于非线性负载引起的误差，系统的收敛速度并没有改善。从现有文献来看，此种误差收敛时间大于７个参考信号周期（约１２０－２００ｍｓ），有的甚 至为数秒，而且采用多控制器造成系统结构复杂，设计困难。根据重复控制理论可知，理想情况下误差收敛仅需一个参考信号周期，因此在不添加其它控制器的情况下，最大程度的发挥重复控制器的性能是值得研究的课题。当前，重复控制已经在电源系统中得到应用，展示出优良的性能，但是由于分 析和设计方法的滞后，并不完全适用于电源系统，设计的控制器性能与理论预期还有一定差距。１．５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） （４）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。 与无差拍相比，控制算法简单，对控制速度要求不高，而且可以实现控制 动作的超前性。综上所述，重复控制系统具有易实现、成本低、效果好的优点，是一种优秀的 控制策略。其基本思想可以推广到其它需要跟踪重复指令或抑制重复扰动的控制场基丁重复控制理论的逆变电源控制技术研究合。重复控制多采用离散数字控制的形式，对微处理器的性能有一定的要求，对于 周期较长的信号，需要较大的存储空间。随着芯片技术的发展，这一问题已经得到 解决。传统的重复控制理论和设计方法都是针对机械系统而发展的，需要重新研究 适合逆变电源系统的理论和方法。这一研究工作不但具有理论意义，也具有工程应用价值。１．６本文研究内容关于重复控制在逆变电源上的应用，国际上已有了一定的研究，但是无论理论 还是实践上都有进一步研究与完善的空间，国内在此方面的研究尚处于起步阶段。 本文以基于重复控制理论的逆变电源控制技术作为研究课题，在以下方面进行了研 究：重复控制器的基本结构和特性：重复控制器设计方法的理论研究；针对逆变电源系统的重复控制器设计方法：基于数字信号处理思想的全新设计方法。各章的具 体内容如下。１．第二章对重复控制的基本理论和特性进行了研究。首先介绍了重复控制理论 的基本思想，对控制器的结构、功能和系统性能方面进行了讨论，着重研究了 以下三个方面： （１）从极点分布的角度出发，对补偿器Ｓ（ｚ）的特性进行了分析，推导出了控制 器参数与受控对象之间的最优关系，从而得到理想的补偿器形式。 （２）对非谐波次干扰下的性能进行了分析，得到重复控制器参数与非谐波次干 扰的放大倍率Ｍ。之间的关系。 （３）对重复控制器的瞬态性能进行了分析，得到阶跃型给定信号下重复控制系 统的动态响应规律。２．第三章在完美对消法的基础上，针对原方法存在的问题（无法得到最优的控制器参数），根据极点与性能之间的关系，推导了两种控制器设计方法。（１）在理想内模和改进内模条件下，对重复控制器的形式和参数进行了推导，解决了受控对象含有单位圆外零点情况下的控制器设计问题，并分析了不 同类型内模对控制器性能的影响。（２）给出了一种基于理想内模情况下的改进型设计法，较好的解决了系统稳定 性与误差收敛特性之间的矛盾。 ３．第四章中，给出了一种适合逆变电源系统的重复控制器设计方法，在以下方 面进行了研究：（１）对逆变电源的建模进行了分析，提出了一种适用于重复控制系统的简单建模方法。（２）提出在逆变电源系统中重复控制器中的补偿器Ｓ（ｚ）本质为低通滤波器的观 点，在此基础上设计了补偿器ｓ（ｚ），并对提高ｓ（ｚ）性能的方法进行了研究。１２南京航空航天大学博士学位论文（３）根据第二章的控制器参数最优关系，对内模参数Ｑ（ｚ）进行了研究和设计，对函数型内模的设计以及性能进行了分析。４．第五章中采用数字信号处理的思想，将控制器的设计问题转化为数字滤波器 的设计，提出了一种全新的重复控制器设计方法。 （１）对第四章方法暴露的问题进行了分析，提出采用数字滤波器作为重复控制 器的补偿器的思想。 （２）对数字滤波器的选择、设计进行了研究，通过严格的数学推导，得出采用 ＦＩＲ型滤波器的重复控制器设计方法和控制器的形式。 （３）对比讨论了新旧两种控制器的性能，对新的控制器的谐波抑制特性，稳定 性和设计精度进行分析。参考文献ｌ ｌ陈伯时， 电力拖动自动控制系统，北京：机械工业出版社，１９９２ 刘风君， 正弦波逆变器，科学出版社，２００２ 吴竞昌， 孙树勤，宋文南等，电力系统谐波，北京：水利电力出版社，１９８８王兆安， 杨君，刘进军，谐波抑制和无功功率补偿，北京机械工业山版社，１９９８张直平， 李芬辰．城市电网谐波手册，北京，中国电力出版社，２０００ｕ列列卅习叫Ｂ．Ｈ．Ｋｗｏｎ，Ｅ．Ｈ．Ｓｏｎｇ，Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｕｓｉｎｇ １２－ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ．１ＥＥ Ｐｒｏｃ． Ｐｔ．Ｂ，Ｖｏｌｌ３８，Ｎｏ．４，ＰＰ．１８５－１９１。１９９１林海雪，孙树勤，电力网中的谐波，中国电力出版社，１９９８刀町叫Ｔ．Ｋａｔａｏｋａ，Ｋ．Ｍｉｚｕｍａｃｈｉ，Ａ ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ＡＣ．ｔｏ．ＤＣ ＣｏｎｖｅｒｔｅｒＦａｃｔｏｒ ａｎｄＨｅｎｃｈｕｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅ ＰｏｗｅｒＷａｖｅｆｏｒｍｏｆＡＣ ｌｉｎｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＩＡ，Ｖ０１．１５，Ｎｏ．６，ＰＰ．６７０，－，６７５，１９７９Ｍａｏ，Ｆｒｅｄ．Ｃ．Ｌｅｅ，Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＩＰＥＭＣ’９７，ＰＰ．９－２０毛鸿，三相电压型ＰＷＭ整流器及其控制策略的研究，浙江大学博十学位论文，２０００州圳 埘蚓 州Ｔ．Ｔｈｏｍａｓ，Ｋ．Ｈａｄｄａｄ ａｎｄ Ａ．Ｊａａｆａｒｉ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｆｉｎａｎｃｅ ｏｆ Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｆｉｌｔｅｒｓ．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＩＡ，Ｖ０１．３４，Ｎｏ．１，ｐｐ．３８～４６，１９９８ Ｂｈｉｍ Ｓｉｎｇｈ，Ｋａｍａｌ ＡＩ―ｈａｄｄａｄ ａｎｄ Ａｍｂｒｉｓｈ Ｃｈａｎａｄｒａ，Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ａｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ ＰｏｗｅｒＱｕａｉｌｔｙ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＩＥ，Ｖ０１．４６，Ｎｏ．５，ＰＰ．９６０，－－９７１，１９９９Ｋｕｓｋｏ，Ｓ．Ｍ．Ｐｅｅｒａｎ ａｎｄ Ｄ．Ｇａｌｌｅｒ．Ｎｏｌｉｎｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ ＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ．ＩＰＥＣ，Ｔｏｋｙｏ，１９９０Ｋｕｓｋｏ，Ｓ．Ｍ．Ｐｅｅｒａｎ ａｎｄ Ｎ．Ｍｅｄｏｍ．Ｏｕｔｐｕｔ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｏｆ ＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｆｅｅｄｂａｃｋ ｖｓ．Ｆｉｌｔｅｒｓ．ＩＥＥＥ－ＬＡＳ’９０，Ｏｃｔｌ｝；ｒ■二Ｊ嘲７．１２，Ｐａｒｔ（２）。ＰＰ．１０４４．１０４８谢力华，文，２００１逆变电源的数字控制技术及其并联控制策略的研究，西安交通大学博士学位论Ｋｉｍ，Ｍｉｎ－Ｇｕ Ｋａｎｇ ｅｔ．ａｌ Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆＰＷＭ ｌｎｖｅｒｔｅｒ Ｗｉｔｈ圳 切Ｈａｎ。Ｊｕ Ｃｈａ，Ｓｉｎ－ＳｕｐＰＩ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｆｏｒ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ １９９０，ＰＥＳＣＫａｗａｍｕｒａ，Ｔ．Ｙｏｌｏｙａｍａ，Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｆｉｖｅ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｆｏｒ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆＰＷＭ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ＩＥＥＥ ｌｎｄ．Ａｐｐｌ．Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏｎｆ．，Ｖ０１．２，１９９０，ＰＰ．１００５．１０ｌｌ基于藏复控裁瑗论筑逆变电源控黝技术磅究 ［ｉｓ］Ｔｓａｉ Ｗｅｎ－ｌｎｎｅ，ＳｕｎＹｏｒｋ―Ｙｉｈ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ ＨＩＰＷ／ｖｌ ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｉｔｈｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ，ＩＥＥＥ―ＩＥＣＯＮ’９３，ＶｏＩ．２，ｐｐ８００－８０５【１９】ＷｕＨｏｎｇｙｉｎｇ，ＬｉｎＤｏｎｇ，ＺｈａｎｇＤｅｈｕａ，ｅｔａ１．，Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｉｎｄｕｃｔｏｒ－ｅｕｒｒｅｎｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｆｏｒ ＵＰＳ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ＩＥＥＥ－ＡＰＥＣ’９７，Ｍａｒ，１９９９，Ｖ０１．２ ｐｐ９５１－９５７【２０】ＪｕｎｇＳｈｉｈ＊Ｌｉａｎｇ，Ｈｕａｎｇ Ｈｓｉａｎｇ－Ｓｕｎｇ，Ｃｈａｎｇ Ｍｅｎｇ―Ｙｕｅｈ ｅｔ ａ１．，Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅ―ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ＰＷＭ ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｉｅｓＪ，Ｂｒｕｍｓｉｃｋｌｅ（２ｌ】Ｒｙａｎ Ｍｉｃｈａｅｌ 【２２】Ａｂｄｅｌ―ＲａｈｉｍＷｉｌｌｉａｍｏｎＥ，Ｌｏｒｅｎｚ Ｒｏｂｅｒｔ Ｄ，Ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｐｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅｗｐｈａｓｅ ＵＰＳ ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ＮａｓｅｒＩＡ，Ｖ０１．３３，Ｎｏ．２，Ｍａｒ－Ａｐｒ １９９７Ｍ，ＱｕａｉｅｏｅＪｏｈｎ Ｅ，Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｍｔｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅｍｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ－ｓｏｕｒｃｅ ＵＰＳ ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ １９９６，ＰＰ．５３２－５４ｌＰＥ，ＶｏＩ．１ １。Ｎｏ．４，Ｊｕｌ【２３】ＫａｌｙａｎＰ．Ｏｏｋｈａｌｅ，Ａｔｓｕｏ Ｋａｗａｍｕｍ ａｎｄ Ｒｉｃｈａｒｄ Ｇ。珏。氏Ｄｅａｄｂｅａｔ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｃｏｎｔｍｌ ｏｆ ＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ Ｏｕｔｐｕｔｓ Ｗａｖｅｆｏｒｍ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．ＰＥＳＣ’８５，ＰＰ．２８―３６［２４］ＡｔｓｕｏＫａｗａｍｕｒａ，Ｒｏｎａｃｈａｉ Ｃｈｕａｒａｙａｐｒａｔｉｐ，Ｔｏｓｈｉｍａｓａ Ｈａｎｅｙｏｓｈｉ，Ｄｅａｄｂｅａｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｕｌｓｅ Ｐａ鬟ｅｍｓ ｆｏｒ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｔｙ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ０ｎ ＩＥ，Ｖ０１．３５，Ｎｏ．２，Ｍａｙ １９８８，ＰＰ．２９５－３００［２５］ｏ，Ｋｕｋｒｅｒ，Ｈ．Ｋｏｍｕｒｃｕｇｉｌ．Ｄｅａｄｂｅａｔｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒｓｉｎｇｉｅ－ｐｈａｓｅＵＰＳ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｔｈｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ，ＩＥＥ Ｐｒｏｃ―Ｅｌｅｃｔｒ，Ａｐｐｌ．，Ｖｏｌ。１４６，Ｎｏ。ｌ，１９９９，ＰＰ，１２３―１２８［２６】李锡雄，陈婉儿，脉宽调制技术，华中理工大学山版社．１９９６ 【２７】ＴｏｍｏｋｉＹｏｋｏｙａｍａ，Ａｔｓｕｏ Ｋａｗａｍｕｒａ，Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｏｂｓｅｒｖｅｒ ｂａｓｅｄ ｆｕｌｌｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｏｎＰＷＭｉｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ＣＶＣＦ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ＩＥＥＥ ＴｒａｎＰＥ，Ｖ０１．９，Ｎｏ．５，Ｓｅｐ １９９４［２８］胡寿松，自动控制原理（第三版），国防工业出版社，１９９４【２９】Ｓ。Ｌ．Ｊｕｎｇ，Ｌ．Ｈ．Ｈｏ，Ｈ。Ｃ．Ｙａｈ，ｅｔ ａｌ，ＤＳＰ－ｂａｓｅｄ ［３０］Ｍａｕｒｏ Ｃａｒｐｉｔａ，Ｍａｒｉｅ Ｍａｒｃｈａｓｏｎｉ，ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｌｉｄｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ。ＩＥＥＥ ＴｒａｎｓｏｎＤｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆａＰＷＭＩｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒＳｉｎｕｓｏｉｄａｌ Ｗａｖｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｂｙ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｓｔａｔｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ａｐｐｒｏａｃｈ，ＩＥＥＥ－ＰＥＳＣ’９４，ＰＰ．５４６～５５ １Ｓｔｕｄｙ ｏｆａＰｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＵｓｉｎｇＰＥ，Ｖｏｌ。｛１，Ｎｏ．５＋Ｓｅｐｔ １９９６，ｐｐ７３１－７４１ａ［３１］Ｓｈｉｈ－ＬｉａｎｇＪｕｎｇ，Ｙｉｎｇ―Ｙｕ Ｔｚｏｕ．Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｓｌｉｄｉｎｇ－Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆＰＷＭｏｎＩｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒＳｉｎｕｓｏｉｄａｌ ＯｕｔｐｕｔＷａｖｅｆｏＦｍ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｗｉｔｈ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｃｕｗｅ．ＩＥＥＥ ＴｒａｎｓＰＥ．Ｖｏｌ，１ １．Ｎｏ．４，Ｊｕｌｙ，１９９６，ＰＰ．５６７～５７６［３２］ｓ．Ｊ．Ｃｈｉａｎｇ，Ｔ．Ｌ．Ｔａｉ，Ｔ．Ｓ．Ｌｅｅ，Ｖａｒｉａｂｌｅ 【３３】Ｙｉｎｇ－ＹｕＰＷＭＳｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＵＰＳ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ＩＥＥ Ｐｒｏｃ ｏｆ Ｅｌｅｅｔｒ．，Ｐｏｗｅｒ Ａｐｐｌ．，Ｖ０１．１４５，Ｎｏ．６，Ｎｏｖ，ｔ９９８，ｐｐ５５９－５６７ Ｔｚｏｕ，Ｌｉｅｎ?Ｈｓｕｎ Ｈｅ，Ｒｏｎｇ－Ｓｈｙａｎｇ Ｏｕ，Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔｍｌ ｏｆａＣｌｏｓｅｄ．Ｌｏｏｐ ＲｅｇｕｌａｔｅｄＩｎｖｅｒｔｅｒ ｕｎｄｅｒ Ｌａｒｇｅ Ｌｏａｄ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ．ＩＥＥＥ－ＩＥＣＯＮ’９３，Ｖｅｌ．１。ＰＰ．２６７―２７２【３４】ＢｏｖＲｅｎＬｉｎ，Ｒｉｃｈａｒｄ Ｇ。ｔｌｏｆｌ，Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆＰＷＭＩｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｔｈ Ｆｕｚｚｙ ＬｏｇｉｃＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｆｏｒ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｌｏａｄｓ，ＩＥＥＥ－ＬＡＳ’９３ Ｐａｒｔ２（ｏｆ３），ＰＰ．８６２－８６９［３５］Ｂｏｒ－ＲｅｎＬｉｎ，Ｃｈｉｈｃｈｉａｎｇ Ｈｕａ．Ｕｎｉｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ｗｉｔｈ Ｆｕｚｚｙ Ｌｏｇｉｃ Ａｐｐｒｏａｃｈ．ＩＥＥＥ－ ＩＥＣＯＮ’９３，ＶｏＩ，２，ＰＰ。ｌ １２３－Ｉ １２８ｆ３６】Ｂ．Ａ．Ｆｒａｎｃｉｓ，Ｗ．Ｍ．Ｗｏｈａｍ，ＴｈｅＡｐｐｌｉｅｄＩｎｔｅｒｎａｌ Ｍｏｄｅｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ Ｌｉｎｅａｒ Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒｓ．Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＳｅｒｖｏｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｎＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ＆Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，Ｖ０１．２，Ｎｏ．２，１９７５，ＰＰ．１７０―１９４ｆｏｒ ＲｅｐｅａｔｅｄＳｙｓｔｅｍｓ【３７】ｔ ｌｎｏｕｓ，Ｍ。Ｎａｋａｕｏ，Ｓ．Ｔｗａｉ，Ｈｉ旗Ａｃｃｕｒａｃｙａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ，１９８１，ＰＰ．２８５―２９２Ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ １０ｔｈ Ａｎｎｕａｌ ＳｙｍｐｏｓｉｕｍＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＭｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ【３８】Ｔ。［ｎｏｕｓ，Ｍ．Ｎａｋａｎｏ，Ｔ＋Ｋｕｂｏ，ｅｔＰｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ，ＩＦＡＣ，８ｔｈ Ｔｒｉｅｎｎｉａｌ】４ａｌ，Ｈｉｇｈ Ａｃｃｕｒａｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆａＰｒｏｔｏｎ Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ＭａｇｅｔＷｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ，１９８１，ＰＰ．３１３７―３１４２南京航空航天大学博士学位论文 ［３９］ｓ．Ｈａｒａ，Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｐｒｏｃ ｏｆ ２４ｔｈ ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＤｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＩＥＥＥ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９８５，ＰＰ．３２６～３２７［４０］Ｍ．Ｎａｋａｎｏ，Ｓ．Ｈａｒａ，Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ―ＢａｓｅｄＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｎＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ―Ｂａｓｅｄ ＣｏｎｔｒｏｌｔｏＳｙｓｔｅｍｓ，ＳｉｎｈａＮ．Ｋ．（ｅｄｉｔｏｒ），Ｄ．Ｒｅｉｄｅｌ ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ．，ｐｐ２７９～２９６，１９８６［４ １】Ｔ．Ｏｍａｔａ，Ｓ．Ｈａｒａ，Ｍ．Ｎａｋａｎｏ，Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ 【４２］ｓ．ｈａｒａ，Ｍ．Ｔｅｔｓｕｋａ，Ｒ．Ｋｏｎｄｏ，ＲｉｐｐｌｅＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＴｒａｊｅｃｔｏｒｙＣｏｎｔｒｏｌ ｏｆＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｏｂｏｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９８７，ＰＰ．６３１－６５２ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｐｒｏｃ ｏｆ ２９ｔｈ ＣＤＣ，ＩＥＥＥ，Ｄｅｃ １９９０，ＰＰ．１６８５－１６９０【４３】Ｓ．Ｈａｒａ，Ｔ．Ｏｍａｔａ，Ｍ．Ｎａｋａｎｏ，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［４４】ｓ．Ｈａｒａ，Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｔ．Ｏｍａｔａ，ｅｔｏｆ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｃａｔｉｏｎｓ．Ｐｒｏｃｏｆ２４ｔｈ ＣＤＣ，ＩＥＥＥ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９８５，ＰＰ．１３８７－１３９２ ａ１．，Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ：Ａ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒｏｎＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ Ｓｉｇｎａｌｓ，ＩＥＥＥ ＴｒａｎｓＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｖ０１．３３，ＮＯ．７，Ｊｕｌｙ １９８８ Ｄｏｍａｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ［４５］Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，Ｔ．Ｔｓａｏ，Ｋ．Ｃｈｅｗ，Ｄｉｓｃｒｅｔｅ．ＴｉｍｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，Ｐｒｏｃ ｏｆＡＣＣ，１９８８，ＰＰ．８６０―８６６［４６］Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，Ｃ．Ｋｅｍｐｆ，Ｄｅｓｉｇｎｏｆ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｔｉｍｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ｗｉｔｈ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｐｒｏｃ ｏｆＩＦＡＣ，１ ｌｔｈ，Ａｕｇｕｓｔ １９９０［４７］Ｍ．Ｙｍａｄａ，Ｙ．Ｆｕｎａｈａｓｈｉ，Ｓ．１ｓｈｉｈａｒａ ［４８】Ｊ．ＨｕａｎｄＭ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，Ａｅｔａ１．，ＥｘｔｅｎｄｅｄＤｉｓｃｒｅｔｅ－ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃ ３５ｔｈ ＣＤＣ ＩＥＥＥ １９９６，Ｖ０１．４，ＰＰ．３６０６―３６１ １．ｎｅｗ ｐｌｕｇ－ｉｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒｒｅｊｅｃｔｉｏｎｏｆ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ，ＡＳＭＥ／ＩＥＥＥ Ｊ．Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔ．，Ｍｅａｓ．，Ｃｏｎｔｒ．，ｖ０１．３３，ＰＰ．Ｉ－５，１９９１．［４９］Ｋｅｉｊｉ，Ｗａｔａｎｂｅ，Ｋ．Ｙａｍａｄａ，ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＤｅｃ １９９０，ＰＰ．１６８５―１６９０Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｐｒｏｃ ｏｆ ２９ｔｈ ＣＤＣ，ＩＥＥＥ，［５０］Ｋ．Ｃｈｅｗ，Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅＭａｒｃｈ １９９０，ＰＰ．３５～４１ａｎｄ Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆａＭｏｄｉｆｉｅｄ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ．ＴｉｍｅＰｒｏｔｏｔｙｐｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＡＳＭＥ Ｖ０１．１ １２，［５１］Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，Ｔ．Ｔｓａｏ，Ｋ．Ｃｈｅｗ，Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄＪｏｕｍａｌ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ ＰＰ．３５３～３５８Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆＤｉｓｃｒｅｔｅ－Ｔｉｍｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，１９８９，Ｓｙｓｔｅｍ，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＡＳＭＥ，Ｖ０１．１ １ １，Ｓｅｐｔｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ［５２］Ｃ．Ｃｏｓｎｅｒ，Ｇ．Ａｎｗａｒ，Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，Ｐｌｕｇ［５３】Ｈ．Ｂｒｏｂｅｒｇ，Ｒ．Ｍｏｌｙｅｔ，Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ［５４】Ｈ．Ｂｒｏｂｅｒｇ，Ｒ．Ｍｏｌｙｅｔ，ＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＲｏｂｏｔｉｃｍａｎｉｐｕｌａｔｅｏｒｓ，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ ｌｏｔ．Ｃｏｎｆ．Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，１９９０，ＰＰ．１９７０－１９７５ ｏｆ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｅｒｒｏｒｓ ｉｎｏｎ ａＭｉｒｒｏｒ Ｓｅｒｏ ｆｏｒａＮｅｗＷｅａｔｈｅｒＳａｔｅｌｌｉｔｅ，２３ｒｄ Ａｎｎｕａｌ ＰｉＲｓｂｕｒｇｈ ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＭｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｍａｙ １９９２ａｏｆＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｅｒｒｏｒ ｉｎＷｅａｔｈｅｒ ＳａｔｅｌｌｉｔｅｓｅｒｏＵｓｉｎｇ ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌ，１ｓｔ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆ．Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｄａｙｔｏｎ，ＯＨ，Ｓｅｐ １９９２［５５】Ｔ．Ｔｓａｏ，Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，Ｒｏｂｕｓｔ Ａｄａｐｔｉｖｅｔｏ Ｈｙｆｒａｕｌｉｃ Ｓｅｒｏ ｆｏｒ Ｎｏｎｃｉｒｃｕｌａｒａｎｄ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｉｎｇ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＡＳＭＥＣｏｎｔｒｏｌＶ０１．１ １６，Ｍａｒｃｈ １ ９９４，ＰＰ．２４－３２【５６】Ｋ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍ．Ｙａｍａｔａｒｉ，ＡＳｅｒｖｏｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ １９８７，Ｖ０１．９，ＰＰ．１５７―１６１．ＤｅｓｉｇｎＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＳｙｓｔｅｍ―ＨｉｇｈｏｎＡｃｃｕｒａｃｙｆｏｒ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｉｎｐｕｔｓ，ｔｏｔｈ ＩＦＡＣ ｗｏｒｌｄ ＣｏｎｇｒｅｓｓＡｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ，［５７］Ｋ．Ｋ．Ｃｈｅｗ，Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＥｒｒｏｒｓｉｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆＡｍｅｒｉｃａｎ ＣｏｎｔｒｏＩ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１ ９８９．ＰＰ．５４０―５４８【５８】Ｔ．Ｊ．Ｍａｎａｙａｔｈａｒａ，Ｔ．Ｔｓａｏ，Ｊ，Ｂｅｎｔｓｍａｎ，ｅｔ ａ１．，ＲｅｊｅｃｔｉｏｎＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓｏｆｆｏｆ ＵｎｋｎｏｗｎＰｅｒｉｏｄｉｃＬｏａｄＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｉｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｓｔｅｅｌ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｓｉｎｇ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ， Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ０１．４，Ｎｏ．３，１９９６，ＰＰ．２５９～２６５５基于重复控制理论的逆巍电源控制技术研究［５９】Ｍ．Ｔｓａｉ，Ｇ．Ａｎｗａｒ，Ｍ．Ｔｏｍｉｚｕｋａ，ＤｉｓｃｒｅｔｅＴｉｍｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ＲｏｂｏｔＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒ，Ｐｒｏｃ．ｏｆａｎＩＥＥＥ Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ。１９８８，ＰＰ．１３４１－ｔ３４６￡６０】ｊ．Ｍｏｏｎ，Ｍ．Ｌｅｅ，Ｍ。Ｃｈｕｎｇ，ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ ｐｐ６６３～６７０Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｔｒａｃｋ－Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓｅ∽ＳｙｓｔｅｍＤｒｉｖｅ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ０１．６，Ｎｏ，５，Ｓｅｐｔ，１９９８，［６ｌ】｝ｌ＾Ｇ，Ｍ．ＤＯｔｓｃｈ，｝｜．Ｔ．Ｓｍａｋｍａｎ：Ｐ。Ｍ，Ｊ．ｖａｎｄｅｎＨｏｆ，ａｎｄ Ｍ．Ｓｔｅｌｎｂｕｅｈ，Ａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆａ ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，Ｐｒｏｃ．Ｃｏｎｆ．Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒ．，１９９５，ＰＰ．１７２０一１７２５ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ［６２】Ｗ．Ｓ．Ｃｈａｎｇ，Ｉ．Ｈ．Ｓｕｈ，Ｔ．Ｗ＋Ｋｉｍ，ＡｎＮｙｓｉｓ【６３］Ｍ．Ｙａｍａｄａ，Ｙ．Ｆｕｎａｈａｓｈｉ，Ｓ．Ｉｓｈｉｈａｒａ，ｅｔＰＰ．３６０６―３６¨ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｗｏ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ，Ｖ０１．３ｌ，Ｎｏ．５，１９９５ ＰＰ．７４ｌ一７４６ ａ１．，Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃ。３５ｔｈ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆ．Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，１９９６，Ｖｏｌ、４，［６４］Ｋ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ，Ｆ．－Ｒ．Ｓｈａｗ，Ａｎａｌｙｓｉｓ２２２ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃ｛ｒｕｍ，Ｔｒａｎｓ．ＡＳＭＥ，ｊ．Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔ．，Ｍｅａｓ，，Ｃｏｎｔｒ，，ｖ０１．１ １３，１９９ｔ，ＰＰ．２１６―【６５】Ｚｈｅｎｇ－Ｈｕａ Ｌｕｏ，Ｂ．Ｍａｈａｗａｎ，ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｔｉｍｅ－ＶａｒｙｉｎｇＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ，Ｐｒｏｃ，３７ｔｈ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｅ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，１９９８，ＰＰ．１２４８－１２４９［６６】Ｍ．Ｙａｍａｄａ，Ｚ．Ｒｉａｄｈ，Ｙ．Ｆｕｎａｈａｓｈｉ，Ｄｉｓｃｒｅｔｅ―Ｔｉｍｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｅｒｉｏｄｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆＡｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｆｅｎｃｅ，２０００，ＰＰ．２２８∞３３Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ［６７】Ｔ．Ｈａｎｅｙｏｓｈｉ，Ａ。Ｋａｗａｍｕｒａ，Ｒ．Ｏ。Ｈｏｆｌ，Ｗａｖｅｆｏｒｍｆ６８】Ｙ．Ｎｉｓｈｉｄａ，Ｔ．ｈａｎｅｙｏｓｈｉ，ＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆＰＷＭＩｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｔｈ ＣｙｃｌｉｃＦｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ Ｌｏａｄｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ ＩＡ，Ｖ０１．２４，Ｎｏ．４，１９８８，ＰＰ．５８２―５８９ Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ Ｖａｌｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ｕＰＳ，ＩＥＥＥ ＰＥＳＣ’９２，Ｖ。ｌ，２，Ｔｏｌｅｄｏ，Ｓｐａｉｎ，１９９２，ＰＰ。７７６―７８３［６９］Ｓ．Ｙｅｈ，Ｙ．Ｔｚｏｕ，ＡｄａｐｔｉｖｅＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆａＰＷＭ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ ＡＣ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＩＥＥＥ ＰＥＳＣ’９５，Ｖ０１．１，１９９５，ＰＰ，ｔ５７―１６３【７０］Ｙ．Ｔｚｏｕ，Ｒ．Ｏｕ，Ｓ．Ｊｕｎｇ，ｅｔＶ０１．ｉ２，Ｎｏ。４，１９９７，ＰＰ。７１５－７２５ａ１．，Ｈｉｇｈ－Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＡＣ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈＨａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ ＤＳＰ－Ｂａｓｅｄ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｏｌｌ ＰＥ，ｆ７１】张凯，康勇，熊建，陈坚。ＵＰＳ逆爱电源重复控制技术研究，华中－Ｅ大学学报，２８卷， ６剐，２００２，３４ｑ９页 ［７２１Ｚｈａｎｇ Ｋａｉ，Ｋａｎｇ Ｙｏｎｇ，Ｘｉｏｎｇ Ｊｉａｎ，ｅｔ ａｌ，，Ｄｅａｄｂｅａｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆＰＷＭＩｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｔｈ ＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，１ＥＥＥ ＡＰＥＣ，Ｖ０１．２，１９９９，ＰＰ．１０２６－１０３１［７３】Ｋ，Ｚｈｏｕ，Ｄ．Ｗａｎｇ，Ｇ，Ｘｕ，Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ［７４】Ｋ．Ｚｈｏｕ，Ｄ．Ｗａｎｇ，Ｋ．一ＳＰＰ．６９４―７００Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｈｒｅｅ－Ｐｈａｓｅ Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ＰＷＭ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，Ｐｒｅｃ?ｏｆＡｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｆｅｎｃｅ。２０００，ＰＰ。１２５－１２９ Ｌｏｗ，Ｐｅｒｉｏｄｉｃｅｒｒｏｒｓｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ＣＶＣＦ ＰＷＭ ＤＣ／ＡＣｃｏｎｖｅｎｅｒｓｙｓｔｅｍ：Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｐｐｒｏａｃｈ，ｌＥＥ Ｐｒｏｃ。Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ Ａｐｐｌ。，Ｖｏｌ。１４７，Ｎｏ，６，Ｎｏｖ ２０００，［７５］张凯、康勇、熊建、陈坚，基于状态反馈控制和重复控制的逆变电源研究，Ｉ＿ｌ；｝力电子技术，２∞Ｏ年第５躺，９―１ｌ页．１６蠢索靛窒靛天大学藩±学位论文第二章重复控制理论２．１重复控制的基本思怒重羹控懿蹩旗子凌模原瑾鹣一释控铺愚怒。掰镶“内模”，是稽在稳定鹄鲻环控制系统中包含外部输入信号的数学模型。下面是内模朦理【ｌｏ】的具体表述：对于一 个控裁系统嚣富，磐果控裁器戆发壤寒鑫被调节熬售号，璺在疲缓銎鼹中毽含稽嚣 的被控外部信号动态模溅，那么蹩个系统是结构稳定的。内模原理的本质是把系统 辨部信号驰动力学摸型孛囊入控制器班掬成裹糖度豹爱馊控制系绫。这撵静系统糍够 无静差的跟随输入信号。对于所有的无静差系统，都存在这样的问题，即当输入信 号趋于０时，如何保证继续输比适当的控制信号，维持合适的控割作用。此时缀然 绘定信号和反馈信号依然存在，但误差信号为０，系统信号通路已经断开，输出与 输入无关，这就要求控制器中必须包含能够反映外部指令信号戏干扰的模型，该模登能持续不断的输出相陂的控嗣信号。觚这个角度来说，内模的作用类似予一个信号发生器，可以不依赖外部变量给出控制信号。 出撩锈瑾论知道，含有积分环节的闲环控潮系统霹叛无静麓的跟踪阶跃信号， 而且可以党全抵消作用农积分环节之后的阶跃型干扰。可从内模原理的角度对此作 壅瓣释，除跃痿号瓣数学模鍪梵ｌ居，露溺繇系统中熬辍努舔节也是ｌ趣，系统辔含 了外部信号的数学模型，从而获得了无静差的跟踪给定信号的能力，可以将积分控 镶理勰为内摸爨蠼熬一个典型应照。 当内模中的数学模型描述的是周期憔的信号时，那么闭环控制系统就能够无静 茇的跟踪周期信号。如聚系统的给定信号或扰动为单一频率的燕弦信号，那么只要在控制器内植入与指令同频的正弦信号模型Ｇ（ｓ）＝弋―兰等，就可以实现系统的无静Ｊ‘＋彩。菱鞭踪。始栗舞帮信号骜雷其它频率成分，这耱清嚣下，若要实现无静差，只熊针 对每一种频率的信号设鼹一个内模，如果频率成分较复杂，那么内模数量就会很 大，麸斑髑楚度聪害不太会理，王程上巍不褰实现。瑟这秘壤凝在实黪系统中经霉 出现，例如机械等在进行重复性幼作时，它所受到的干扰信号并非单一频率的正弦 信号，频避比较笈杂，形式麓指令信号姻倍数关系；负栽惫整滚器数逆变电源熬干 扰信号除了基波频率外还包含谐波成分。对于这样的系统，若聚用传统的内模控制 会使得控制器结构异常复杂。为此需要碍找一种新的内模形式采描述此羊ＩＪ类型的辨部信号。分析可知，上面所述两种情况的干扰信号具有两个特点：蓠先是可煎复性，即 震端往。其次都莛籀令僖号静谐波形式。鬈盐艺虢渤信号猩每个繁波厕嬲都戬完全禳基于纛复控制理论的逆变电源控锘ｌ技术研究嗣静波形出魂。对予这样懿信号，可采焉翔下形式鹣内模：Ｇ（ｓ）＝＃二百，己为绘ｌ―ｅ～定信号的周期。这是一个周期延时正反馈环节，不管什么形式的信号，只鬻重复出 王燕，褥虽频率是基波的倍数，那么该内模的输出藏建对输入信号静逐周期累船。警 输入信号衰减为零，该内模依然会不断的邂周期输出与上周期相同的信号，相当予 锰意信号发生器。它翡馋嗣类骰予彀分环节，区搿仅在予宅是逐弼鲻翁桑麓，西魏 这样的内模能够满足要求。采用这种特殊形式内模的闭环控制系统称之为道复控制系统。出于土式中瓣缝延霹臻节８“难敷瘸模－羧器件实褒，溷两在瘦弱中蓬复控恭ｌ７一Ｎ都是以离散的数字形式实现［３，４１。重复控制嚣内模的离散形式为Ｇ＝≠Ｌ百，Ｎ为一ｌ―Ｚ“个周期的采样次数。见图２．１。初蝣ｊ／―――――――一。――――――――――、磐依ｏｑ麓―破图２．１重复控制器离散模型２．２重复控制器的结构及功能２．２．１重复控制器的内模对于重麓控制系统而亩，内模怒系统的核心，它提供了稳定持续的控制信号。 图２．１表明，当内模为理想情况时，输入信号为０的情况下输出可以无衰减娲反复羹 现上～周鲻鹃信号。但是理想内禳瀚极点分布在虚辆上，鲶于稿界振荡状森，系统 稳定性较差。当受控对象的参数稍有变化，整个闭环系统很可能不稳定ｐ１。由图２．２ 瘊示弱重复控潮器基本框图，胃褥戮阙嚣系统懿簧遂函数麓 Ｒ：．占．±，－、 ～广―＿＝ｉ『＿］－二了－ｂ一～鸟吁酗２．２理想内模重复控制系统结构酗Ｅ＝Ｒ――ＹＹ＝Ｐ?ＵＵ：Ｚ～’必彳ｗ南京航空航天大学博士学位论文熬理得露＝Ｒ０一Ｚ“）十ｅ（１一ｐ）ｚ一。此式表明，系统稳定的条件是等式右面第二联是稳定收敛款。为了曼踅褒的讨论，将它转为图２．３豹形式。【，．＋国２．３维擒稚圈＿可餮２．４改避黧内模骧璎图由图Ｗ丁见，系统的稳定存在约束条件｜ｌｌ一，忆＜１，此处｜Ｈ｜＝ｓｕｐｌＨｊ。这表明在理憨内模条件下，必有满慰此约束条件误戆才会收敛。僵怒在一般情况下，被控对象 难以在整个频段满足此条件，此时可对内模加以改造１６１，即采用Ｑｚ“代替ｚ～，保证系统稳定收敛。Ｑ可为小于１的常数，也可戳为其有低通佼膜的函数。使褥隧路满足№一Ｐ）ＱＺ“虬＜ｌ。改进型内模结构见图２．４。但是弓ｌ入Ｑ之后，内模的“纯积分”特憔也被破坏。当输入信号为０时，改进型内模的输出不能完全复现上个周期 的信号，丽是逐周期的衰减。如果Ｑ为常数，那么仅为幅值衰减，如果Ｑ为低通函 数，对予非单一频谱的信号丽言，信号的形式会发生交健。隘图２．４为例，信号的 传函为下颇形式，堡。！Ｕ？１一ＱＺ。蔑分形式凳瓯（素）＝Ｕ，（ｋ）＋ＱＵｏ（ｋ－Ｎ）此式表明每个周期（Ｎ步）的输出擞都会增加，增嫩是将上一周期输出值褒减Ｑ倍。 警Ｑ为爨有低逶特洼的黼数时，卡＃甭宠企葙弱，只是频率越离增量越小。诧方法盈 然提高了系统的稳定性，但是牺牲了无静差特性，内模的“纯积分”交成了“准积分”。２．２．２周期延时环节在一些文献中，ｚ州被单独列出作为一个周期延时控制环节。本文虽然也采用了这秘论述形式，毽器委说强熬是ｚ“势嚣单独豹控铡嚣节，宅实舔是蠹模麴～蘩 分，延时特性是熏复控制系统内模的固有性质，不能为了提高动态性能而舍弃此环学一Ⅳ繁。由圈２。Ｉ可｜三ｌ看崮，完整静漆模表达式鸯｜乇ｉ。为了矮予分辑痰模酶髂臻，ｌ―Ｚ１。１褥内摸交纯势蚕２．２中疼线疼戆形式，数学表达忒为―毛―ｉ。ｚ～。形式一匕可以理瓣ｌ―Ｚ“为“积分”和延迟两部分。ｚ“位于重复控制系统的前向通道上，使控制信号她时 一个震期。由予攒令德譬鞠撬动信号均兔瘸羯豫，这群霹佼控露ｌ信号蔚下一两期两基丁重复控制理论的逆变ｌ毡源控制技术研究言具有一定的超前性。而且对于超前相位补偿而言，此环节也是必需的，后面的章 节有详细的说明。在引入周期延时环节后，系统的快速性受到影响，有较大的控制 滞后。因此在使用重复控制器时多采用嵌入式结构，保留指令信号的快速通路，见图２．５。图２．５重复控制系统框图２．２．３补偿器ｓ（ｚ）补偿器Ｓ（ｚ）是针对对象Ｐ（ｚ）特性而设置的，它决定了重复控制系统的性能。当 重复控制器的内模输出了包含指令和扰动信息的信号后，如何使控制对象的输出完 美的跟踪指令信号，这是补偿器要解决的问题。以往的文献ｔ７，８，９］并ｌｊ用零相移误差跟 踪理论对补偿器ｓ（ｚ）进行设计研究，但此方法没有考虑到补偿器Ｑ（ｚ）对系统性能的影响。对于控制系统而言，极点的位置和系统的性能有密切的关系，因此本文从极点分布的角度对补偿器的特性进行研究。 由图２．５给出ｒ到ｅ的传递函数ｅ（１一＠。Ⅳ）（１一竹（１－竹（１一ｚ“Ｑ），ｌ一三一“（Ｑ－＆Ｐ１ｌ一位“其中口＝Ｑ一即，∥（ｚ）＝矿ｍＥ｜ｏａｘ川ｌ口（ｚ）Ｉ求解特征方程１一Ｚ－Ｎ（Ｑ―ＳＰ）＝ｏ，系统稳定的充要条件是Ｈ＜ｌ，ｉ＝１，２，Ａ，Ⅳ，系统稳定０Ｑ―ｓ（ｚ）尸（ｚ）ＩＩ＜１成立。．‘．∥（ｚ）＜１根据最大模原理（设函数ｗ＝ｆ（ｚ）把闭集Ｄ映射到闭集ｓ，Ｗｏ＝ｆ（ｚ。）是ｓ中模最大的点，则‰必在Ｄ的边界上）可得到：ｍ。研ａ¨ｘ】ｌａ．Ｉ．＝ｍ：。剥ｆｌ叫２∥（ｚ）舢ｍ。俪ａｘ．１∞“Ｊ－ ＜…ｍ…ａｘ。Ｈ［蚓嬲，Ｉｚ－Ｎ［１）Ｉ＝ｅＤ（％面． ．?．１一∞一”≠０Ｉ：５业ｖ∥Ｌ‘Ｊ．ＩＪｌ：ＥＤ（砺丽，１）ｌ＜∥（ｚ）’高２’、７１口ｆｚｌＶｚ∈Ｄ（√∥（ｚ），１）定义Ｄ（＿，吃）＝（ｚ∈ｃ１１＜ｌｚＩ＜如）南京航空航天火学博士学位论文令Ｐ＝嘶，可知极点位于圆心为０，半径为Ｐ的圆内。可以看出，∥（＝）越小，ｐ越小，系绞兹浚敛逮寝越聿哭。嚣她有一Ｆ嚣熬关系：∥（ｚ）＝ｍａｘ｛Ｑ－（ｓｅ）。。（ｓＰ）。。一Ｑ｝取最小值得矧ｐ：ｄ婴ｋ笔螋偿嚣应为Ｓ（ｚ）＝Ｐ“（ｚ）。Ｑ：塑ｋ墼代入ｐ：厕套一（ｓＳ巧“。一（ｔ篁０一～叠当ＳＰ＝（卵）ｍ＝（ｓＰ）。。时，即ＳＰ为常数时Ｐ＝０，所有的极点都位于原点上，受姥褥裂Ｑ＝ＳＰ。校据痰模原理，理想渗嚣－ｙＱ＝Ｉ，越瓣ＳＰ＝１。瑟戳遘ＳＰ熬瓿遍 熙有零增益变化、零相移变化的特性时，系统有最好的性能。山此可知，理想的补受控对象的响应嫩时，根据前面的结论设计控制器ｓ（ｚ）＝鬻，可以实现完美的跟踪特憔。由予此方法设计的牢｝偿器极点就是受控对象的零点，当零点在单位圆 外或单位圆上，．【嗽季中方法设计的孙偿器不稳定，困此这手中情况下不能采用对受控对 象ｐ（ｚ）奁接求逆的方法设计ｓ（暑）。传统的方法怒通过零稻移误靛跟踪理论设计稻应 的ｓ（ｚ）控制器｛７】。首先对Ｂ（ｚ一１）进行分解，得到Ｂ ０。１）一群（ｚ…’）彰（ｚ“），其中霹下面对理想补偿器的具体形式进行分析。假定受控对象Ｐ（ｚ）＝三：三霉犁，ｄ为缮器形式为ｓ∞＝蒜∥，其中彰（１）静俸蔼楚调整联习静增鼓。禳据零稳包含所有单位圆内的零点，群包含所有单位圆外阱及单位圆上的零点。新设计的补移误差跟踪理论，ｓ＜ｚ）Ｐ（ｚ）应满足零相移、零增擞的条｛牛，因此有如下推导：ＳＰ：！：！丝：土坐：尘！：地Ａ（ｚ‘１）定义Ｍ＝巾ｚ箐， 邸的频率腻为等峨”舯）丑：０。）群（１）毽（１）彤（ｚ＿）＝ｂ：ｏ十６：＝。＋６墨ｚ－２＋Ｋ＋ｂｏ：ｚ“其中㈨＝坠盟篙等筹篙产 －啦，＝坠盟等等等篙产 ．?．Ｍ：、厩≮而而，妒＝ｔａｎ一１【Ｉｍ＠）／Ｒｅ（珊）】基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究、’［％＋６二十６是＋Ｋ＋６兰】分析可知，幅值和相位随频率的变化有明显变化。尽管在实际系统中需要跟踪的信号频率都很低，Ｍ、妒变化都很小，但是％较大，所以会引起较大的延时，明显影响对信号的跟踪特性。此时可以采用下面的数学特性来达到零相移跟踪，即【群（ｚ“）／彤（１）¨噬（ｚ）／彤（１）】，其中彤（ｚ）＝％＋嵋ｚ＋％ｚ ２＋Ｋ＋虼ｚ训。算得【Ｂ：０一’“’）／Ｂ；（１）］?［口：０…７）／曰：（１）】＝【Ｒｅ（ｃｏ）一ｊ ｈｎ（ｃｏ）】【Ｒｅ（ｃｏ）＋ｊ ｈｎ（ｃｏ）］＝Ｒｅ ２（脚）＋Ｉｍ２（ｃｏ）５上式计算结果为一个实数，这表明任何频率下的相移均为０，在低频段增益接近ｌ。当受控对象含有单位圆外零点时，补偿器的形式为下面形式跗）＝器严５ｄ（ｚ）其中２．３彤’（ｚ。）＝ｚ。彤（ｚ）＝屹＋醋ｚ－１＋％ｚ。２＋Ｋ＋虼ｚ”重复控制器系统性能分析２．３．１谐波抑制特性由图２．５可以得到扰动到误差的传递函数１＋罴１＝＝―－―――Ｈ?―――－―－－――－―－－－－―－－－－－－－－－－――－――――――一一１＋Ｑ（ｚ）ｚ一”一Ｑ（ｚ）ｚｊ一＾Ｓ（ｚ）Ｐ（ｚ）１一ｚ一“（Ｑ（ｚ）一Ｓ（ｚ）Ｐ（ｚ））假设Ｑ（ｚ）＝１，且Ｐ（＝）稳定，那么闭环系统稳定的条件为１１１－ｓ（ｚ）Ｐ（ｚ）０＜１，ｚ＝ｅＭ，０ｃｍｃ彳丁为采样时间对于图２．５所示系统，若扰动ｄ的角频率∞。与参考输入信号频率厂有下面的关系，ＣＯ。＝２ｕｆ－ｍ，ｍ＝０，１…２．．Ｍ（Ｍ＝Ｎ／２，Ｎ为偶数：Ｍ＝（Ｎ一１）／２，Ｎ为奇数）有ｚ一＝１峥％小。南京航空航天大学博七学位论文这表明鬟复控制器可以消除任意次谐波，并且参考攘号鲍频率，』、予袋样频率ｌ，２时，系统可对它无差跟随。２．３。２稳定性分－析关予稳定鼗豹讨论，兹嚣已经有矮涉及，农２，２。｛节浚进型凑摸豹讨论中，基经推导出了稳定的～个必要条件『Ｉｌ一硎。《ｌ。对于此约束条件，我们通过对内模加滤波爨坌数方式寒满足稳定爨要求。在２．２３审，溺撵涉及稳定瓣溺题，鬟逶；窭於偿爨附Ｐ进行改造，使得受控对象稳定。对于图２．５所示的嵌入式重复控制系统而言， 在９，Ｓ同时终翅下，系统豹稳定性讨论可显下嚣。 由图２．Ｓ得出误麓ｅ的表述为８（ｚ）＝，（。）一ｆｒ（ｚ）＋“，】Ｐ扛）一露（ｚ），鲜，：享＿：要等Ｐ（ｚ） ｌ一妒（２－１）整理可褥误差与耀令、拨动戆关系魏ｅ（。）＝―（ｉ１：－ｉｉＱ：ｚｉ‘－ｉ“ｉ；）面（１－？）ｒ（ｚ）十ｉ‘：：：｝；！；；：兰ｊ；两ｄ（ｚ）系统的特征方程为１一ｚ“（Ｑ―ＳＰ）＝０。解此方程，可得到Ｎ个根，再根据根的分布 刿定系绫熬稳定性。姿特薤方榛熬掰鸯菸都霞予单蕴灏是，可疆判定黧复控涮系统 是稳定的。但是当方程阶次较高，Ｎ较大时，根的求解比较麻烦。例如给定信号为 ５０Ｈｚ，※样频率为１０ＫＨｚ时，Ｎ＝２００。采样频率越离，Ｎ戒ｅ＆铡豹增大。对予这撵 ～个高阶方程，求解的难度和工作量可想而知。尤其怒设计时必须反复调整参数，反复进行计算。出分柝可知，当系统稳逝时有㈨＜ｌ，：，为特征方穰酹一个程，必然有蚓“＜１，对予等式ｚ”＝Ｑ－Ｓｅ丽言，露蚓“＝｜Ｑ晦）一ｓ瓴）Ｐ（《＿＜ｌ，即旧一ＳＰＩ《Ｉ，满足此条件，系统必然稳定。此式说明，在控制器工作的频段内，只 要保证Ｑ一卵熬模，ｊ、予１，戴霹班保谖控副系统是稳定的。这一结论避免了求解特征方程的复杂ＪＬ过程，使得稳定性的判定十分简单。织是此条件只是系统稳定的充分条件而不建充要祭件，都不满足』ｇ一驯＜１时，系统仍有可能稳定。出２．２＋３中极点分布的诞明可知道，特征方程的根位予圆 心为０，半径为Ｐ＜１的圆内，此时系统是稳定 懿。若褥征方程豹稷彼予（Ｐ，１）静蟊环内，掇器酽 气。 。毯， 力。蠲２．６系统拯意势布强基于重复控制理论的逆变电源控制技术研究２．２．３的推导不能保证系统稳定，这与系统稳定理论不相符，从而说明ｌＱ―ＳＰｌ＜１是 重复控制器稳定的充分条件，而不是充要条件。也可以看出，当采用ｌｇ―ＳＰＩ＜１作为稳定判据时，稳定的条件更加严格。参见图２．６。同样，也可以通过误差表达式来研究重复控制系统的稳定性问题，误差表达式可以表述成图２．７的形式【１０】。图中控制对象Ｐ是稳定的，因此ｌ―Ｐ也是稳定的。Ｑ为常数或具有低通滤波特性的函数，因此（１一户）（１一Ｑｚ“）是稳定环节。可见此时稳定 性仅由正反馈回路决定。如果Ｑ．ＳＰ的增益小于１，那么就可以保证ｅ有界，即当 妇一ｓＰＪ（１时，系统稳定。 前面的讨论以数学的形式对稳定性进行了分析，此种方法虽然严谨，但是不够直观，下面采用图形的方式，用几何意义阐述稳定的条件…】。如图２．８所示，将－步～Ｑ／―＼＼＼一Ｊ而图２．７。 ’重复控制误差传递关系图２．８稳定性的几何表述，』ｌＱ―ｓＰＪ＜ｌ的各部分以频率响应的矢量形式画在复平面上，在出从０到％变化的过程中，ｓＰ矢量顶端形成的轨迹不能超出以矢量Ｑ的顶端为圆心的单位圆，这就是ＩＱ―ＳＰＩ＜１的几何表述。从图中可以看出，Ｑ为ｌ时，单位圆的圆心位于（１，ｏ）点，单位圆的左侧圆周与虚线相切。由于受控对象的频率特性是其固有性质，不能改变。 因此只能通过补偿器ｓ的作用保证ＳＰ的轨迹始终位于园内。当Ｐ精确可知时，可令 Ｓ＝Ｐ～，那么ｓＰ的相角为０，幅值为ｌ，ｓＰ矢量顶端始终位于（１，Ｏ）点，系统有最好的稳定性。但是由于存在建模误差，幅值和相位的补偿不可能很精确。对于实际系统而言，中低频段的模型比较精确，可以设计出合适的补偿器，使得ｓＰ矢量的顶点轨迹接近（１，ｏ）点，满足ｉＱ―ＳＰｉ＜Ｉ条件。但是在中高频段，模型误差较大，相位补偿的误差逐渐增大，当频率高于某一值后，ｓＰ的相角可能超出（．９０，９０）范围，由于单位 圆是与虚轴相切的，因此只要ｓＰ不为０，ＳＰ的轨迹必然超出单位圆，系统不稳定。 如果重复控制器的内模采用改进型内模，就可以有效地改善系统稳定性。这是因为 当Ｑ为小于ｌ的数时，相对于图２．８，单位圆心左移１一Ｑ，单位圆包含了２，３象限的一部分。此时即使相位误差超过（．９０，９０），只要ＳＰ的增益小于某一值，系统仍能保 持稳定。当Ｑ为带有低通特性的函数时，单位圆的圆心不再是固定值。在低频段， 圆心接近于（１，Ｏ）点，单位圆基本与虚轴相切。随着频率的升高，圆心逐渐左移，单 位圆进入２，３象限。与Ｑ为常数的作用相同，矢量ｓＰ的变化范围更大，可获得比常２４南京航空航天大学博十学位论文数型Ｑ更大的稳定裕度。需要说明的是，此处对Ｏ的分析是基于Ｏ零相移的前提若考虑函数型Ｑ的相频特性对单位圆轨迹的影响，对［Ｑ－ＳｅＩ＜１的