18

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:

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