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詳解六種逆變電源的控制算法

作者: 時(shí)間:2017-10-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  在電路中將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的過程稱之為逆變,這種轉(zhuǎn)換通常通過來實(shí)現(xiàn)。這就涉及到在逆變過程中的控制算法問題。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201710/366918.htm

  只有掌握了的控制算法,才能真正意義上的掌握的原理和運(yùn)行方式,從而方便設(shè)計(jì)。在本篇文章當(dāng)中,小編將對逆變電源的控制算法進(jìn)行總結(jié),幫助大家進(jìn)一步掌握逆變電源的相關(guān)知識。

  逆變電源的算法主要有以下幾種。

  數(shù)字PID控制

  PID控制是一種具有幾十年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的控制算法,控制算法簡單,參數(shù)易于整定,設(shè)計(jì)過程中不過分依賴系統(tǒng)參數(shù),魯棒性好,可靠性高,是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種控制技術(shù)。它在模擬控制正弦波逆變電源系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。將其數(shù)字化以后,它克服了模擬PID控制器的許多不足和缺點(diǎn),可以方便調(diào)整PID參數(shù),具有很大的靈活性和適應(yīng)性。與其它控制方法相比,數(shù)字PID具有以下優(yōu)點(diǎn):

  PID算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)控制過程中過去、現(xiàn)在和將來的主要信息,控制過程快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn),具有良好的控制效果。

  PID控制在設(shè)計(jì)過程中不過分依賴系統(tǒng)參數(shù),系統(tǒng)參數(shù)的變化對控制效果影響很小,控制的適應(yīng)性好,具有較強(qiáng)的魯棒性。

  PID算法簡單明了,便于單片機(jī)或DSP實(shí)現(xiàn)。

  采用數(shù)字PID控制算法的局限性有兩個(gè)方面。一方面是系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的控制精度;另一方面,采樣和計(jì)算延時(shí)使得被控系統(tǒng)成為一個(gè)具有純時(shí)間滯后的系統(tǒng),造成PID控制器穩(wěn)定域減少,增加了設(shè)計(jì)難度。

  狀態(tài)反饋控制

  狀態(tài)反饋控制可以任意配置閉環(huán)控制系統(tǒng)的極點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了逆變電源控制系統(tǒng)極點(diǎn)的優(yōu)化配置,有利于改善系統(tǒng)輸出的動(dòng)態(tài)品質(zhì),具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)和較低的諧波畸變率。但在建立逆變器的狀態(tài)模型時(shí)將負(fù)載的動(dòng)態(tài)特性考慮在內(nèi),因此狀態(tài)反饋控制只能針對空載和已知的負(fù)載進(jìn)行建模。由于狀態(tài)反饋控制對系統(tǒng)模型參數(shù)的依賴性很強(qiáng),使得系統(tǒng)的參數(shù)在發(fā)生變化時(shí)易導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)誤差的出現(xiàn)和以及動(dòng)態(tài)特性的改變。例如對于非線性的整流負(fù)載,其控制效果就不是很理想。

  重復(fù)控制

  重復(fù)控制是近幾年發(fā)展起來的一種新型逆變電源控制方案,它可以克服整流型非線性負(fù)載引起的輸出波形周期性的畸變。重復(fù)控制的思想是假定前一周期出現(xiàn)的基波波形畸變將在下一個(gè)周期的同一時(shí)間重復(fù)出現(xiàn),控制器根據(jù)給定信號和反饋信號的誤差來確定所需的校正信號,然后在下一個(gè)基波周期的同一時(shí)間將此信號疊加到原控制信號上,以消除后面各個(gè)周期將出現(xiàn)的重復(fù)性畸變。該控制方法具有良好的穩(wěn)態(tài)輸出特性和非常好的魯棒性,但該方法在控制上具有一個(gè)周期的延遲,因而系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。自適應(yīng)重復(fù)控制方案,已經(jīng)成功地應(yīng)用于逆變器的控制中。

  滑模變結(jié)構(gòu)控制

  滑模變結(jié)構(gòu)控制利用不連續(xù)的開關(guān)控制方法來強(qiáng)迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著相平面中某一滑動(dòng)模態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)。該控制方法最大的優(yōu)點(diǎn)是對參數(shù)變化和外部干擾的不敏感性,即強(qiáng)魯棒性,加上其開關(guān)特性,特別適用于電力電子系統(tǒng)的閉環(huán)控制[16,17,18]。但滑模變結(jié)構(gòu)控制存在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)效果不佳、理想滑模切換面難于選取、控制效果受采樣率的影響等弱點(diǎn)。如今,逆變電源的滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究方興未艾,特別滑模變控制和其它智能控制策略相結(jié)合所構(gòu)成的符合控制策略的研究倍受關(guān)注。

  無差拍控制

  無差拍控制是一種基于微機(jī)實(shí)現(xiàn)的PWM方案,它根據(jù)逆變電源系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出反饋信號來計(jì)算逆變器的下一個(gè)采樣周期的脈沖寬度,80年代末引如到正弦波逆變電源控制系統(tǒng)中。對于線性系統(tǒng)來說,該控制方法具有很好的穩(wěn)態(tài)特性和快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)[19,20,21]。其缺點(diǎn)也十分明顯:它對系統(tǒng)參數(shù)的變化反應(yīng)靈敏,即魯棒性較差。一旦系統(tǒng)參數(shù)出現(xiàn)較大波動(dòng)或系統(tǒng)模型建立不準(zhǔn)確時(shí),系統(tǒng)將出現(xiàn)很強(qiáng)的震蕩。為此,在無差拍控制之中引入智能控制是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。

  智能控制

  智能控制技術(shù)主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng),對于高性能的逆變電源系統(tǒng),模糊控制器有著以下優(yōu)點(diǎn):

  具有較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性,模糊控制器的設(shè)計(jì)不需要被控對象的精確數(shù)學(xué)模型。

  查找模糊控制表占用處理器的時(shí)間很少,因而可以采用較高采樣率來補(bǔ)償模糊規(guī)則的偏差。

  模糊控制的優(yōu)勢在于,能夠根據(jù)不同精度的需求開靠近非線性函數(shù),但相對的,其規(guī)則樹和分檔都收到了一定程度的控制。同事也包含人為控制的因素,所以模糊控制在控制方面的精度仍然有待改善。

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