如何才能实现单相电压型全桥逆变器的反步滑模控制详细方法说明

　　为克服单相电压型全桥逆变器系统中不确定性和外界干扰对控制性能的影响，提出了一种新型单相电压型全桥逆变器非线性控制策略。以输出滤波电容电压及其导数为状态变量，建立了逆变器连续数学模型，并进一步得到具有严参数反馈形式的系统非精确数学模型；在此基础上，将反步法和滑模控制相结合，提出了单相电压型全桥逆变器的反步滑模控制策略，可实现系统全局意义下的渐近稳定，有效地克服了反步法对系统模型的依赖性。实验结果表明，当存在不确定参数和外界扰动时，采用所提出的控制方法，系统输出无静差、输出电压谐波含量很少，对直流电压源扰动和负载扰动具有很强的鲁棒性，且同时适用于线性和非线性负载。

　　逆变器作为一种典型的电力电子装置，已被广泛应用于交流传动、有源滤波、光伏发电和风力发电等国民经济中的各行各业［1-3］，成为生产生活中不可缺少的关键设备。电力电子装置是一类典型的开关型非线性系统，传统的线性控制方法应用于该类系统时，其快速性和精确性不能达到理想要求。因而，现代非线性控制方法在电力电子系统中的应用已成为当前电力电子控制的研究热点之一［4-6］。目前逆变器控制应用方案主要有双闭环控制、无差拍控制和重复控制等，虽然都对逆变器的性能有所提高，但也存在不同程度的问题［7］。随着对非线性控制理论的深入研究，基于微分几何理论的精确线性化方法在逆变器中得到了广泛的应用［7-12］，然而该方法建立在被控对象具有精确数学模型的基础上，未考虑实际系统不确定性问题，因而鲁棒性不强，计算表达式复杂，工程实现较为困难。反馈无源化方法从系统能量角度出发，通过保持系统的无源性，使得系统内部稳定。文献［13］采用反馈无源化方法设计了三相光伏并网逆变器的电流控制器，仿真和实验验证了其有效性，但反馈无源化方法要求系统相对阶为 1，限制了反馈无源化方法在逆变器中的应用范围。H∞控制在抗干扰能力方面的性能优越，文献［14］基于 H∞控制理论设计了单相电压型逆变器的 H∞输出反馈控制器，但设计过程需要求解 HJD （Hamilton-Jaccohi-Issaes）不等式，目前对于 HJD 不等式没有一般的求解方法，获得准确数值解十分困难，往往需要反复试凑和一定的设计经验。由上述分析可知，目前提出的各种主流非线性控制方法在电力电子中的应用并不十分完善，依然有许多问题尚待解决。