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基于PID的单相逆变器复合控制方案设计

作者:时间:2011-06-08来源:网络收藏

引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/161990.htm

  作为一种经典算法,具有结构简单、易于调试、动态响应特性快、鲁棒性强等特点。但是,对于中、低频周期信号,该算法仍无法实现无静差;对由非线性负载引起的输出波形畸变的调节能力也较差。

  本文介绍了一种控制器与重复控制器采用串联拓扑结构的方案,将稳定的+控制对象闭环系统作为重复控制器的控制对象,在保证系统稳态误差和动态性能的同时,简化了重复控制器的设计。

  1 模型

  式中,u0为输出电压;i 为电感电流; 为负载电阻;C为滤波器电容;£为电容等效串联电阻:

单相全桥逆变器原理图

  取采样频率和开关频率相等,把逆变桥看作一个零阶保持器,将式(2)离散化可得对象的脉冲传递函数为:

  2 PID控制器设计

  图2所示为PID控制系统的开环频率特性图(Bode图)。其中,G0为被控对象;G 为PID控制器;G=Gp×G0

  按照传统PID设计理论,首先设开环系数为K=200,目的是提高系统低频增益,减小稳态误差。但是K值过大会降低系统稳定性,所以在低频段 处加一零点,与积分环节构成滞后校正。该滞后环节的作用主要有两条:一是在保证系统暂态性能基本不变的情况下,提高系统低频响应的增益,减小系统的稳态误差;二是利用其低通滤波特性衰减系统高频响应增益,提高系统的相角裕度,以改善系统的稳定性。

PID控制系统Bode图

  在中频段60 处加一零点,同时在高频段 处加一极点,由此构成超前校正。其作用主要有两条:一是利用相角超前特性增大系统的相角裕度,提高系统的截止频率,保证系统快速的动态响应;二是衰减系统高频响应增益,抑制高频噪声,提高系统鲁棒性。


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