Optimal Control for Single-Phase UPS Inverters Based On Linear Quadratic Regulator Approach

资 源 简 介

Optimal Control for Single-Phase UPS Inverters Based On Linear Quadratic Regulator Approach

详 情 说 明

单相不间断电源(UPS)逆变器的最优控制一直是电力电子领域的研究热点。本文提出的基于线性二次型调节器(LQR)的控制策略，为UPS系统提供了一种有效的解决方案。LQR方法通过设计最优反馈增益，在考虑系统动态特性和输入约束的前提下，最小化预先定义的成本函数，从而实现系统的最优控制。

该控制策略主要针对UPS逆变器在两种典型工况下的表现：一是线性负载情况，二是非线性负载情况。在两种负载条件下，控制器都需要实现三个关键目标：快速的动态响应能力、精确的输出电压调节能力，以及较低的总谐波失真(THD)。通过合理设计LQR中的权重矩阵，可以在这三个目标之间取得平衡。

仿真和实验结果表明，这种基于LQR的最优控制方法能够有效应对负载突变等扰动情况。当负载发生变化时，系统能够快速调整输出电压，保持稳定。特别是在非线性负载条件下，该方法能显著抑制输出电压的谐波畸变，确保供电质量。

该研究的创新点在于将经典的最优控制理论与现代电力电子变换技术相结合，为UPS系统提供了一种系统化的控制器设计方法。相较于传统的PID控制方案，LQR方法具有更明确的性能指标和更系统的设计流程，能够更好地处理系统性能指标之间的权衡问题。