在不允许供电中断的重要用电场合,大量地使用着UPS(不间断电源)系统。CVCF-SPWM 逆变器是UPS 系统的核心部件,要求它具有高质量的输出电压波形。为了使其即使在非线性负载情况下仍有接近正弦的输出电压,发展出了很多种波形控制技术。本文的研究内容是基于内模控制理论的CVCF-SPWM 逆变器波形控制技术。以下是本文的主要研究工作: 将负载电流作为扰动,建立了SPWM 逆变器的线性数学模型,分别给出了状态方程和传递函数两种形式的逆变器数学模型。详细分析了死区和非线性负载导致SPWM 逆变器输出电压畸变的机理。对单输入单输出线性内模控制系统进行了理论分析:讨论了内模控制的基本原理、性质; 给出了内模控制器和基于内模控制(Internal Model Control 简称为IMC)的PID 控制器(IMC-PID)设计方法。逆变器直接内模控制线性负载时输出电压波形畸变小,稳压精度高,但是动态性能差,逆变器带非线型负载时,输出电压波形质量差,波形畸变率高。逆变器直接内模控制系统动态性能差的原因是突加、突减负载电流以及非线性负载电流相当于阶跃干扰信号,而内模控制器对系统阶跃响应动态性能的改善无能为力。针对内模控制器这一缺点,本文首次提出了带PD 瞬时值反馈内环的IMC-PID 逆变器控制方案:PD瞬时值反馈内环提高系统的动态性能,IMC-PID 外环保证系统的稳态性能。深入分析了瞬时值反馈对系统动态性能的改善作用,指出瞬时值反馈可以同时提高系统对指令信号跟踪和干扰信号抑制的快速性和准确性。极点配置的PD 瞬时值反馈内环不仅极大改善了系统动态跟踪和抗干扰的能力,而且使得系统的鲁棒稳定性和稳态性能进一步得到提高。两种控制方式互为补充,可以同时实现高品质的动态响应和高质量的输出电压波形。最后,仿真和实验结果都表明该控制系统不仅具有优良的动、稳态性能,而且鲁棒性很强。