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PID单相变频器实现复合控制方案

& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;引言PID控制算法仍无法实现对中低频周期信号的无静态控制。

调整由非线性负载引起的输出波形失真的能力也很差。

本文介绍了采用串联拓扑结构的PID控制器和重复控制器的方案。

稳定的PID +控制对象闭环系统被用作重复控制器的控制对象,在确保系统的稳态误差和动态性能的同时,简化了可重复性。

控制器的设计。

1在逆变器模型公式中,u0为输出电压; i是电感电流;是负载电阻; C是滤波电容器; £为电容器的等效串联电阻:使采样频率和开关频率相等,并将逆变器桥视为。

对于零阶保持器,通过离散化等式(2)获得的对象的脉冲传递函数为:2 PID控制器设计图2显示了PID控制系统的开环频率特性图(波德图)。

其中,G0为受控对象; G0为受控对象。

G是PID控制器; G = Gp& TImes; G0根据传统的PID设计理论,首先将开环系数设置为K = 200,目的是增加系统低频增益并减小稳态误差。

但是,如果K值太大,则会降低系统的稳定性,因此会在低频段添加零点,以与积分链路形成滞后校正。

滞后链路具有两个主要功能:一是在确保系统的暂态性能基本不变的情况下,增加系统的低频响应的增益并减小系统的稳态误差。

另一种是利用其低通滤波器的特性来衰减系统。

高频响应增益增加了系统的相角裕度,从而提高了系统的稳定性。

在中间范围内将零添加到60,同时在高端范围内添加一个极点以形成超前校正。

主要功能有两个:一是使用相角超前功能来增加系统的相角裕度,增加系统的截止频率,并确保系统的快速动态响应;另一个是衰减系统的高频响应增益并抑制高频噪声。

提高系统的鲁棒性。

在图2中,G是PID控制系统的开环传递函数。

从其频率特性曲线可以看出,系统的低频开环增益非常大。

截止频率附近的频带的相位角裕度增加;高频干扰信号。

通过滞后提前相位校正方法设计了PID控制器,达到了预期的目的。

经过以上分析,PID传递函数为:3重复控制器的设计是基于内部模型的原理,并且将外部周期信号动态模型添加到闭环系统中,该系统可以达到渐近的目的。

跟踪外部周期性信号。

重复控制策略基于此原理。

图3是基本的重复控制器系统结构图,其中重复控制器的离散表达式为:其中IV是每个基波周期对输出电压进行采样的次数。

从等式(6)可以看出,当频率是& infin = 2〜k / T(K = 0.1、2,& hellip& hellip; T是基波周期)时,由于z = 1,如果在闭环系统中嵌入重复控制器,将使开环增益趋于无穷大。

在这种情况下,非谐波输入信号将被强烈衰减,以达到准确跟踪输入信号的目的。

但是,由于不能精确地知道控制对象的动态特性,因此开环增益趋于无穷大,这将降低闭环系统的稳定性。

为了确保系统的稳定性,需要对基本的重复控制系统进行改进。

该方案提出的复合重复控制系统的结构图如图4所示。

Q(z),G,(。

)是低通滤波器补偿器,是重复控制器设计工作的重点。

P()的功能是将开环增益调整为非常大的有限值,以确保系统的稳定性而不会影响稳态精度; G,()的功能是通过限制重复控制器鲁棒性的频带范围来改善系统。

可以从下图获得系统的误差传递函数:然后可以得出E(z):0。

因此,当系统满足方程式(10)时