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發電機逆變電源控制方法的研究 在現代逆變系統中，控制方法和硬件電路同樣重要，這兩部分只有相互配合， 共同工作，才能構成完整的逆變電源系統，兩者缺一不可。沒有良好的控制方法， 硬件電路就不知道如何工作。逆變電源也是一種控制系統，也是通過調節一個或幾 個參考值來改變逆變系統的輸出?，F代逆變系統也有開環系統和閉環系統之分，本 文所研究的逆變電源屬于閉環逆變系統?，F在主要在實際應用中得到應用的有以下 幾種控制方法； ⑴數字PID控制 在很多工業生產過程控制系統中，應用模擬PID控制器獲得了良好的效果。近 年來，隨著數字控制器的不斷發展，數字控制器亦得到了廣泛的應用。數字PID控 制算法由比例、積分、微分三種算法組成，它克服了模擬PID控制器的許多不足和 缺點，可以方便地調整PID參數，具有很大的靈活性和很強的適用性。與其它控制 方法相比，數字PID控制具有很多優點：首先，PID控制算法簡單，容易實現，算 法蘊含了動態控制過程中過去、現在和將來的主要信息。其中比例環節蘊含了動態 過程中現在的主要信息，能夠校正偏差；積分環節包含了過去積累的信息，能夠消 除靜差，改善系統的靜態特性；微分環節代表了將來的主要信息，可以超前控制信 號的變化，縮短系統的調節時間，減小超調，客服震蕩，提高系統的穩定性。其次, PID控制在設計過程中不過分依賴系統參數，系統參數的變化對控制效果的影響很 小，控制的適應性好，具有較強的魯棒性；最后，PID控制簡單明了，無論使用單 片機還是DSP都非常容易實現g虬 但是，逆變電源釆用數字PID控制算法也有兩方面的局限性。一是系統在A/D 過程中將產生釆樣量化誤差，這種誤差會降低算法的控制精度；二是釆樣和計算延 時使得被控系統成為一個具有純時間滯后的系統，造成了 PID控制器穩定域減少， 增加了設計難度㈣。 (2)無差拍控制 無差拍控制最先是由卡爾曼提出的，它是一種基于被控制對象精確數學模型的 控制方法。無差拍控制的基本思想是根據逆變電源的狀態方程和輸出反饋信號(通 常是LC濾波電路中濾波電容的電壓和電流)推算出下一個開關周期的SPWM脈沖 寬度。SPWM脈沖寬度是根據當前時刻狀態向量和下一采樣時刻的參考正弦值計算 出來的，因此，從理論上可以使輸出電壓在相位和幅值上都非常接近參考電壓，由 負載變化或非線性負載引起的輸出電壓誤差可在一個開關周期內得到校正。無差拍 控制要求控制脈寬必須當拍計算當拍輸出，否則不僅會破壞了控制特性，甚至還會 影響系統的穩定性。由于采樣和計算延時，要做到當拍計算當拍輸出必然使輸出脈 沖的占空比受到限制，這就降低了輸入直流電壓的利用率。無差拍控制的控制參數 是和輸出濾波器參數、直流母線電壓以及負載息息相關的，只要它們當中的一個發 生變化，控制參數就得作相應的調整，否則就會導致控制失效，所以，無差拍控制 系統的魯棒性比較差旳傾虬 (3)重復控制 重復控制是一種基于內模原理的控制方法，內模原理是把作用于系統的外部信 號的動力學模型植入控制器以構成高精度反饋控制系統的一種設計原理。逆變電源 釆用重復控制的目的是為了消除因整流橋負載引起的輸出電壓波形周期性的畸變。 其控制思想是假定前一周期出現的輸出電壓波形畸變將在下一周期的同一時刻再次 出現，控制器根據參考信號和輸出電壓反饋信號的誤差來確定所需的校正信號，然 后，在下一個基波周期將此校正信號疊加在原控制信號上，這樣就可以消除輸出電 壓的周期性畸變。重復控制器可以消除周期性干擾產生的穩態誤差，但是，由于重 復控制延時一個工頻周期的控制特點，在干擾出現的一個基波周期內，系統對干擾 不產生任何調節作用，此時相當于開環控制，因此重復控制的動態性能較差。 從以上分析可以看書，以上每種控制方法各都有所長，但是同時在某些方面有 存在一些不足，所以任何一種控制方法的單獨使用都不可能取得良好的控制效果。 因此，一種必然的發展趨勢是各種方法相互融合，取長補短，結合成為一種新的復 合控制方法，以求達到良好的控制效果。本文對數字PID方法和重復控制方法進行 了詳細的介紹，并將這兩種方法通過合理的組合成為一種新的復合控制方法。實驗 表明，這種控制方法兼具兩種控制方法的優點，具有良好的動態性能和穩態性能， 控制效果良好。 |
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