逆变器重复控制。 采用simulink仿真嵌入C语言实现了逆变器重复控制模型的搭建整个仿真没有任何模块全是用C语言写的代码。 重复控制算法陷波器二阶低通滤波器都是用C代码实现。 对整个代码给出了详尽的注释。 输出电压的THD只有0.47%。 整个仿真全部离散化采用离散解析器主电路与控制部分以不同的步长运行更加贴合实际。 可以根据这个例子在simulink中编写自己的算法然后直接把算法代码移植到DSP或其他微控制器中不用对代码做出任何改动非常省事。在电力电子领域摸爬滚打的老司机都知道想把逆变器的THD压到1%以下可不是件容易事。这次咱们玩点野路子——完全抛弃Simulink的传统模块直接用C语言在仿真环境里搭了整个重复控制系统。实验结果够劲爆输出电压THD干到0.47%关键是整套代码能直接烧进DSP开跑。先看控制器的核心架构整个系统就靠这几个C语言结构体撑着typedef struct { float delay_buffer[CONTROL_PERIOD]; // 延迟存储器深度对应基波周期 float q_filter[3]; // 零相位滤波器系数 float lpf_b[3], lpf_a[3]; // 二阶低通滤波器参数 int buffer_index; // 环形缓冲区指针 } RepetitiveController;这个结构体把重复控制的三大件——延迟环节、陷波器、低通滤波器全打包了。有意思的是delaybuffer的长度直接由电网周期决定比如20ms工频对应CONTROLPERIOD1000假设控制周期20us这种设计让代码移植时改个宏定义就能适配不同频率。核心算法在下面这个函数里耍得飞起float repetitive_control(RepetitiveController *rc, float error) { // 更新延迟存储器 float delayed_error rc-delay_buffer[rc-buffer_index]; rc-delay_buffer[rc-buffer_index] error; // 零相位滤波陷波器核心 float filtered rc-q_filter[0] * error rc-q_filter[1] * delayed_error rc-q_filter[2] * rc-delay_buffer[(rc-buffer_index1)%CONTROL_PERIOD]; // 二阶低通滤波 static float lpf_hist[2] {0}; float output rc-lpf_b[0] * filtered rc-lpf_b[1] * lpf_hist[0] rc-lpf_b[2] * lpf_hist[1] - rc-lpf_a[1] * lpf_hist[0] - rc-lpf_a[2] * lpf_hist[1]; // 更新环形缓冲区和历史数据 rc-buffer_index (rc-buffer_index 1) % CONTROL_PERIOD; lpf_hist[1] lpf_hist[0]; lpf_hist[0] output; return output; }注意看陷波器的骚操作——用当前误差、延迟误差和超前误差做加权求和本质上实现了零相位滞后。这种时域处理比传统频域设计更适配微控制器的实时运算避免了复数运算的坑。逆变器重复控制。 采用simulink仿真嵌入C语言实现了逆变器重复控制模型的搭建整个仿真没有任何模块全是用C语言写的代码。 重复控制算法陷波器二阶低通滤波器都是用C代码实现。 对整个代码给出了详尽的注释。 输出电压的THD只有0.47%。 整个仿真全部离散化采用离散解析器主电路与控制部分以不同的步长运行更加贴合实际。 可以根据这个例子在simulink中编写自己的算法然后直接把算法代码移植到DSP或其他微控制器中不用对代码做出任何改动非常省事。离散化处理才是真功夫主电路和控制部分用不同步长运行#define POWER_STEP 1e-6 // 主电路1us步长 #define CTRL_STEP 20e-6 // 控制环20us步长 void simulation_loop() { for(double t0; tTOTAL_TIME; tPOWER_STEP){ // 主电路状态更新比如IGBT开关 update_power_circuit(); // 控制环按固定步长触发 if(fmod(t, CTRL_STEP) 1e-9){ float voltage_error target_voltage - actual_voltage; float control_signal repetitive_control(rc, voltage_error); update_pwm(control_signal); } } }这种多速率仿真可不是花架子它完美模拟了真实DSP里中断服务程序的工作节奏。当你要移植代码时直接把updatepowercircuit()换成ADC采样update_pwm()改成PWM寄存器操作连代码结构都不用动。最后说说那个惊艳的0.47% THD怎么来的——关键在二阶低通滤波器的参数整定。用了个双线性变换后的巴特沃斯滤波器// 二阶低通滤波器系数计算截止频率500Hz采样率50kHz void init_lpf(RepetitiveController *rc){ float fc 500.0; float Ts CTRL_STEP; float omega 2 * PI * fc; float alpha 2 / Ts; // 双线性变换推导系数 rc-lpf_b[0] omega*omega / (alpha*alpha 2*alpha*omega omega*omega); rc-lpf_b[1] 2 * rc-lpf_b[0]; rc-lpf_b[2] rc-lpf_b[0]; rc-lpf_a[0] 1.0; rc-lpf_a[1] (2*omega*omega - 2*alpha*alpha) / (alpha*alpha 2*alpha*omega omega*omega); rc-lpf_a[2] (alpha*alpha - 2*alpha*omega omega*omega) / (alpha*alpha 2*alpha*omega omega*omega); }这个滤波器专门收拾高频开关噪声参数计算全部在初始化时完成实时运算就三个乘加操作DSP跑起来毫无压力。实测下来5kHz以上的谐波被压得死死的这才有了THD不到0.5%的战绩。搞完这套代码最大的感触是在仿真阶段就按嵌入式编程的规矩来后期移植真能省下80%的调试时间。下次再做光伏逆变器项目直接把这段代码复制过去改改参数连咖啡都不用续杯就能收工。