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亿电竞_DC/DC变换器数字PID控制方法研究

亿电竞电子竞技赛事平台 科技 2021年01月21日
本文摘要:1章节目录伴随着DSP等数据信号转换器的经常会出现,电力工程电子线路的计算机控制得到 了非常大的发展趋势。数据CPU必须瞬时速度载入变换器的输入值,并比较慢地推算出来出有操控值对变换器进行操控。因为计算机控制能够应用协调能力的控制方法,一些技术设备的操控方式运用于电力工程电子线路沦落有可能。 伴随着数据处理器价格大大的升高和特性的进一步提高,运用于计算机控制的开关电源型电力工程变换设备不容易日渐猛增。

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1章节目录伴随着DSP等数据信号转换器的经常会出现,电力工程电子线路的计算机控制得到 了非常大的发展趋势。数据CPU必须瞬时速度载入变换器的输入值,并比较慢地推算出来出有操控值对变换器进行操控。因为计算机控制能够应用协调能力的控制方法,一些技术设备的操控方式运用于电力工程电子线路沦落有可能。

伴随着数据处理器价格大大的升高和特性的进一步提高,运用于计算机控制的开关电源型电力工程变换设备不容易日渐猛增。将来电力电子技术的发展前景可以用高频率化、智能化、翠绿色化、模块化设计来汇总。PID操控是最开始发展趋势一起的控制方法之一,因为其优化算法比较简单、鲁棒性好及可信性低,被广泛运用于各种各样操控中,特别是在适合可建立精确数学分析模型的可预测性系统。但具体的电力电子技术系统是一个线形和离散系统融合的系统,没法建立精确的数学分析模型。

在具体调节全过程中,PID主要参数通常整定值不善、特性佳,适应能力比较劣,一直以来,大家依然在谋取数据PID主要参数的整定值方式。文中依据变换器系统的硬件配置标准将取样频率徵至规定值,提高系统的操控特性,应用零点配置的方式整定值PID的占比、成绩、求微分指数,并根据MATLAB模型改动这种主要参数,得到 不错的操控实际效果。2操控目标简述文中操控的目标为移相全桥零工作电压开关电源变换器。

主电源电路如图所示1下图。这类变换器结合了零工作电压定串联谐振技术性和传统式PWM变换器技术性二者的优势,工作中频率同样,在牵引带全过程中运用LC串联谐振使元器件零工作电压开关电源,在牵引带完后仍然应用PWM技术性传送动能,开关损耗小、可信性低,是一种合适于大中型输出功率电源变压器的软电路。图1后退相互之间操控的全桥变换器控制板为Motorola企业DSP芯片56F8323,开关电源频率为155kHz,应用输入工作电压单环控制,工作电压的环取样频率为25kHz。

工作电压的环中,取样输入工作电压和推算出来输入工作电压误差及其误差转变,顺利完成工作电压的环的PID推算出来,另外顺利完成过电压维护保养等作用。数值做为后退相位角尺寸的根据,搭建对变换器的操控。在这儿,为了更好地建立一个方式比较简单并且不仰仗确立特性阻抗种类的DC/DC变换器的数学分析模型保证以下一些假定:①输出功率开关电源管是理想化的元器件;②LC包括低通滤波器;③电源变压器为理想变压器;④充分考虑开关电源管的的通断损耗、杀区效用、路线电阻器及其滤波电感的等效电路串联电阻这种减振要素,综合性一个等效电阻为r。

3二种数据PID操控方式比较计算机控制是一种取样操控,它不可以依据取样時刻的误差值推算出来操控量,因而成绩项和求微分项务必进行线性化应急处置。以一系列的取样時刻点kT意味着到数時间t,借此机会和更换成绩,以增加量更换求微分,能够得到 线形的方向式PID关系式:方向式PID控制优化算法步骤如图2下图。图2方向式PID控制算法流程图图3增加量式PID控制算法流程图当执行器务必操控量的增加量,由式(1)能够给出增加量式的PID控制优化算法,见式(2)。

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增加量式PID控制优化算法步骤如图所示3下图。方向式优化算法是全量输入,每一次的输入都和以往的情况相关,推算出来时要对e(k)进行求和,数据CPU算法复杂度非常大。并且,一旦经常会出现难题,控制板的输入幅度值不容易非常大,进而导致执行器大幅度转变,这类状况理应避免。而增加量式优化算法也不不会有这个问题,它是增加量输入,不务必对以往的情况进行求和,错误操作危害小。

增加量优化算法也是有匮乏,有静态数据出现偏差的原因。因而,假如精密度回绝低、姿势比较慢的场所用方向优化算法,如文中电力电子技术变换器的操控;假如执行的時间比较宽,如电动机变压操控等,则随意选择增加量式。文中中为了更好地处理方向式优化算法的缺陷,导入外敷成绩饱和,设定允许范畴,避免 控制板大幅值的转变。

5DC/DC变换器数据PID主要参数整定值4.1取样频率的确定取样频率在计算机控制系统中是一个很最重要的参数,从数据信号正品保证和操控特性当作变换器系统的取样频率越越高越越好。取样频率越高,对硬件配置回绝越高,进而降低硬件配置的成本费。因此 随意选择取样周期时间理应采行折中的方式随意选择最好的取样周期时间。

图4鉴别程序运行完成平面图文中的数据控制板配搭的是Freescale企业的MC56F8323处理芯片,cpu主频超出60MHz。为了更好地在目前的硬件配置标准下确定变换器系统能超出的仅次取样频率,在终断程序流程刚开始处运用一个规范化输入輸出端口号多方面脉冲信号转动指令数据信号,极大地提高取样频率,依据转动数据信号鉴别终断程序流程可否执行完后,假如指令数据信号频率超过取样频率的一半,如图4最终一种状况下图,即表述动态性终断没法在登陆時间内顺利完成,即是目前标准下系统的仅次允许取样频率。各有不同的优化算法程序流程,变换器系统能超出的最少取样频率也不一样。

4.2零点配置随意选择PID主要参数计算机控制系统,虽然是一个离散变量系统,假如取样周期T给出充裕小,计算机控制系统能够近似于看作到数系统,对到数系统主要参数进行线性化后,由数据控制板搭建变换器的调整。依照上边的假定,当变换器的LC输入过滤器的截至频率比较之下超过开关电源频率,另外交流电母线槽的输出电压Uin稳定稳定的情况下,移相全桥变换器除开输入过滤器一部分能够当作是一个增益值稳定的放大仪,这一部分的s域实体模型如图所示5下图。

图5移相全桥主电源电路s域模型图5中Uab(s)为副边整流器后的工作电压,Uc(s)意味着控制板的输入值。这儿再作原著好多个量,iL意味着电感器电流量,io意味着的是特性阻抗电流量,为了更好地剖析的便捷,io当作是特性阻抗的振荡。充分考虑移相全桥变换器整流器后的输入工作电压和特性阻抗电流量的振荡,应用状态空间均值模型法推理输入过滤器的输入呼吁,见式(3)。

另外,能够所绘制有程序框图如图所示6下图。图6输入过滤器的s域实体模型综合性主电源电路、过滤器和PID控制器实体模型能够得到 系统的框架图如图所示7下图。

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图7PID操控的DC/DC变换器系统框架图依据图7能够得到 系统的闭环传递函数,见式(4)。特点化学方程(5)的三个根便是系统传递函数的三个闭环零点。

闭环系统的动态性呼吁特性、可靠性关键由闭环零点在s平面图上产自的方向规定。移相全桥DC/DC变换器的闭环系统是三阶系统,属于高级系统,其动态性特点关键由闭环核心零点规定。假如依据变换器操纵系统的动态性性能参数确定了闭环系统核心零点期待位于,在其中、Wr各自为期待的阻尼比和自然界频率,那麼系统闭环非核心零点能够随意选择,n为正的参量,n的给出越大,则由三个闭环零点确定的三阶系统呼吁特点就越类似由闭环核心零点规定的二阶系统,一般n=5~10。

从而得到 合乎动态性特性回绝所期待的闭环系统特征方程为:比较式(5)和式(6)能够得到 所需要主要参数,该式由零点配置方式得到 ,因此 称之为零点配置PID主要参数公式计算。文中的移相全桥DC/DC变换器具体电源电路的确立主要参数为:輸出Uin=140V~200V,输入U0=24V,功率P=220W,输入滤波电感L=20H,输入耦合电容C=2200F。之上的实体模型中,等效电阻r的值难以根据基础理论剖析估计出去,充分考虑kp、ki受r危害,因此 依据工作经验取于r=0.264。

确定期待的阻尼比和自然界频率Wr,依据二阶系统的阶跃呼吁曲线图能够告知,阻尼比就越小,增益值较短,另外系统的超调量也减少,小到一定水平,系统就不容易经常会出现起伏。认真观察从0~1的阶跃呼吁曲线图寻找,阻尼比在0.4~0.8中间为较差,这时企业阶跃呼吁的高频率性和不确定性得到 在意。依据很多的工程项目工作经验,=0.707为最好阻尼比,因此 文中中的随意选择0.707。Wr的选择依据阻尼比和系统务必的调整時间来确定,文中Wr选择1600rad/s。

依据上述主要参数得到 kp=0.。


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