电力操作电源两种控制方式的比较

图11并联型双环控制方式下负载突变引起电压环和电流环交错作用

图12串级型双环控制方式下负载突变模块能够迅速限流

图13电压环单环控制下变化输入电压对系统开环波特图的影响

图14电压环双环控制下变化输入电压对系统开环波特图的影响

在并联型双环控制方式下，主电路小信号模型的增益与输入电压有关。此时不管是采用PI或是PID控制，当输入电压在较大范围内变化时，都会对系统的稳定性和剪切频率造成影响，这样就给控制调节器的设计带来了困难，如果控制调节器设计得比较临界，甚至有可能导致系统的不稳定。图13是系统工作在电压环单环控制方式下，变动输入电压得到一组系统的开环波特图。由图13可得当Uin=200V时，系统的相位裕量为39°，剪切频率为1kHz；当Uin=400V时，系统的相位裕量为29°，剪切频率为1.3kHz；当Uin=600V时，系统的相位裕量为28°，剪切频率为1.6kHz。可见，随着输入电压Uin的变化，系统的稳定性和响应速度都在发生变化，因此在设计控制器的时候必须考虑到系统工作在输入电压的全范围均能良好工作，这样就使设计控制器变得比较复杂。

而当系统工作在串级型双环控制方式下时，输入电压对系统特性几乎没有影响，图14是系统工作在串级型双环控制方式下，变动输入电压得到一组系统的开环波特图。

由图14可得当Uin分别为200V，400V，600V时，系统的相位裕量为98°，剪切频率为375Hz，均没有变化。可见随着输入电压的变化，系统开环波特图在中低频段几乎没有变化，仅仅在高频段有些影响，但这对系统性能影响很小。这样系统不仅具有更好的稳定性能，而且使控制器的设计变得简单许多。

4结语

本文对应用于开关电源中的并联型双环控制方式和串级型双环控制方式进行了建模和对比分析，得出以下结论：

（1）串级型双环控制方式较并联型双环控制方式具备更快的限流响应速度，因此串级型双环控制方式更适合于并联运行的模块化电源，如电力操作电源。

（2）串级型双环控制方式较并联型双环控制方式对系统的运行参数具有更好的鲁棒性，因此串级型双环控制方式更适应于输入电压变化范围大的应用场合。