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电力操作电源两种控制方式的比较

发布时间:2020-07-21 18:21:08 阅读: 来源:伺服阀厂家

1引言

本文引用地址:开关电源是一个闭环的自动控制系统,开关电源的控制环节的设计是其设计的重要组成部分。其常用的设计步骤是对主电路建立小信号模型,作出开环波特图,然后根据性能指标要求,运用经典自动控制理论,设计校正系统,使系统具有良好的稳态和暂态性能。很多研究者对开关电源的控制系统进行了分析[1][4]。

应用在电力领域的开关电源一般要求能工作在恒压和恒流两种模式,在控制上有两种常用的实现方式:一种是采用并联式双环控制,在系统中建立两个独立的电压环和电流环。这种控制方式简单稳定,容易设计,稳定时只工作在某个单环控制下,两个控制环不会互相干扰,可以保证很好的恒压和恒流精度。另一种是采用串级式双环控制,当系统工作在恒压模式下时是用双环控制,工作在恒流模式下是用单环控制。

电力操作电源一般为并联工作的模块式电源,在这种并联运行的电源中限流特性十分重要,否则当一台模块退出工作时,其它模块会因不能及时限流而引起连锁反应,相继保护退出工作。另外,从控制的角度来说,减小运行参数对控制系统稳定性的影响,增强系统的鲁棒性是很重要的。本文通过对两种控制方式进行建模分析,对两种控制方式的限流速度和控制稳定性进行了比较,并通过实验得到了验证。

2两种控制方式分析

21并联式双环控制方式

这种控制方式电路原理图如图1所示,使用两个并联的单环分别实现电路的恒压和恒流功能,电压环PI调节器输出和电流环PI调节器输出均通过一个二极管接到三角波比较器的正输入端,电路工作时,若电压环PI调节器输出UV1小于电流环PI调节器输出UC1,则DV1导通,电路工作在电压环控制模式;反之DC1导通,电路工作在电流环控制模式。这种控制方式下,在稳定工作时,电压环和电流环只有一个环在工作,不会互相干扰。而且单环控制的设计和分析都相

图1并联式双环控制方式的电路原理图

图2电压环单环控制模式下的电路方框图

图3电流环单环控制模式下的电路方框图

图4电压环单环开环波特图

图5电流环单环开环波特图

对简单。但由于电压环和电流环的调节器输出端接在一起,在过渡过程中,特别是当两个环之间进行切换时,会形成相互干扰,可能会导致电路工作不稳定。

图2是工作在电压环单环控制模式时的电路方框图。图3是工作在电流环单环控制模式时的电路方框图。图2、图3中:

H为输出电压采样系数,H=R2/(R1+R2);

FM为脉宽调制器的传递函数,FM=1/UPP,(UPP为三角波峰峰值);

GV(s)为电压环PI调节器的传递函数;

GdV(s)为主电路的占空比对输出电压的开环传递函数;

Ki为电感电流采样系数;

Gi(s)为电流环PI调节器的传递函数;

Gdi(s)为主电路的占空比对电感电流的开环传递函数。GV(s)=(1)GdV(s)=×(2)Gdi(s)=×(3)

式中:Uin输入直流母线电压;

L为输出滤波电感值;

RL为滤波电感的电阻;

C为输出滤波电容; 脉宽调制相关文章:脉宽调制原理

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