新型控制技术在逆变电源中的应用研究(2)

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3 仿真及分析 23

3.1 PID控制器仿真 23

3.2 模糊PID控制仿真 25

结语 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1 课题背景

逆变电源被称为明天的电源 , 应用于许多重要领域,如通讯系统、金融部门、医疗卫生、军事设备等。这些场合要求逆变器具有输出电压波形稳态精度高、动态响应快、可靠性高、抗负载启动冲击能力强等性能, 因此输出电压波形的质量成为考核逆变电源性能的重要技术指标。为了获得高质量的输出电压波形, 波形控制技术一直是逆变电源领域的研究热点。

PID 控制是一种建立在经典控制理论基础上的控制策略, 由于其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一, 长期以来广泛应用于工业过程控制的各个领域。然而, 常规PID 控制有许多不完善之处, 如控制器的参数在整定好以后, 一般不能随着控制系统的实时状况而改变, 动态响应比较慢等。模糊PID 控制具有优于常规PID 控制器的控制品质, 以其简便、调整灵活、实用性强、精度高、稳定性好、鲁棒性强的优点, 在逆变电源控制系统中得到了越来越广泛的应用。

1.2 逆变器国内外的发展与现状

1.2.1 逆变器的发展与现状

1.2.2 逆变器的发展趋势

1.3 逆变器控制技术的发展与现状

1.3.1 传统的控制方式与发展方向

随着信息技术的发展，逆变电源越来越广泛的应用于银行、证券、军事、医疗、卫生、航空航天等领域，而且对逆变电源性能指标的要求越来越高。早期的逆变电源要求不断电、稳压、稳频即可。然而，今天的逆变电源不仅需要输出电压稳定，输出频率精确，而且要求其必须环保无污染，同时随着网络技术的发展，对逆变电源的网络功能也提出了要求。高性能的逆变电源必须满足：① 高输入功率因素，低输入阻抗；② 快速的暂态响应，稳态精度高；③ 稳定性高、效率高、可靠性高；④ 低的电磁干扰；⑤ 智能化；⑥ 完善的网络功能。显然这些要求的实现离不开数字技术的发展。

传统的逆变电源采用模拟电路控制，但模拟电路存在以下缺点：

⑴ 因采用大量的分散元件和电路板，导致硬件成本偏高，系统的可靠性下降。

⑵ 由于人工调试器件的存在，如可调电位器，导致生产效率下降，控制系统的一致性变差。

⑶ 器件老化和热漂移问题的存在，导致逆变电源的输出性能下降，甚至导致输出失败。

⑷ 产品升级困难，对同一型号的模拟控制逆变电源，若不改动硬件，升级是不可能的。每一个新型的逆变电源都需要重新设计，制造控制系统。

⑸ 模拟控制的逆变电源其监控功能是有限的，一旦出现故障，保护措施一般多限于声光报警、数据存储，要想恢复正常，必须工作人员亲自到现场进行处理。信息化、网络化成为了信息社会的主流。随着高性能DSP 控制器的出现，逆变电源的全数字控制成为现实。DSP 能够实时地读取逆变电源的输出，并实时地计算出PWM 输出值，使得一些先进的控制策略应用于逆变电源的控制成为可能。这样对于逆变电源负载大量为非线性电子负载的情况，可以针对非线性电子负载动态变化产生的谐波进行动态的补偿，而不需要人为的干预，从而使输出谐波达到可接受的水平。因此，数字化是逆变电源的主要发展方向。具有以下优点：