控制算法的具体实现
发布时间:2008/10/29 0:00:00 访问次数:2539
控制算法是整个控制系统非常重要的组成部分,它把硬件电路联系在一起,完成了系统的功能。能量释放系统控制程序由主程序、捕获单元子程序、ado中断子程序、apfc子程序、pwm信号生成子程序等程序模块组成。控制程序主要采用中断的方式来执行,通过设定计时器寄存器来确定中断周期。中断周期即采样控制周期设定为20khz,中断开始一次采样控制,完成后返回主程序。
储能飞轮能量释放系统控制算法旨在输出平稳的电压,电流无畸变,功率因数尽量达到1。要使变换器工作时达到单位功率因数,必须对电流进行控制,保证其为正弦波形且与电压同相。根据是否引入电流反馈可以将这些控制方法分为两种:引人交流电流反馈,对输人电流进行直接控制的称为直接电流控制(dcc)。根据电流跟踪方法的不同,直接电流控制可分为滞环电流比较法控制、定时瞬时电流比较法控制和三角波电流比较法控制等。没有引入交流电流反馈的称为间接电流控制,间接电流控制也称为相位幅值控制(pac)。
间接电流控制就是通过控制转换器的交流输入端电压,实现对输入电流的控制。这种控制方法没有引入交流电流控制信号,而是通过控制输入端电压间接控制输入电流,故称间接电流控制;又因其直接控制量为电压,所以又称为相位幅值控制。间接电流控制从稳态相量关系出发进行电流控制,具有结构简单、检测量少、控制简单的特点;但其由于缺少了电流环,动态响应速度较慢,不适合快速调节,另外用到了电路参数r、l,电路参数与给定参数一致性较差,也会影响控制的精度。
直接电流控制中直接检测交流侧电流信号加以控制,有网侧电流闭环控制等优点,而且受参数影响小,所以本设计采用直接电流控制的三角波电流比较控制法。直接电流控制中直接检测交流侧电流信号加以控制,系统响应快,动态响应好,但检测量较多,需要电压、电流反馈。
本算法实现如图所示,主电路输出电压的采样vo/h和基准电压vref比较后,输入给电压误差放大器,输出值为x,输入整流电压采样y(即vdc/k)和x的乘积z为电流反馈控制的基准信号,与开关电流检测值ilri比较后,其高频分量通过电流误差放大器被平均化处理,再经过电流误差放大器加到pwm驱动器的负输入端,与20khz的三角载波比较后输出pwm控制信号,控制直流降压斩波器开关管的通断,并决定了占空比。电流环调节输人电流平均值,从而使输人电流il,的波形与整流电压vdc,的波形基本保持一致,于是电流误差被迅速而精准地校正,电流谐波大大减少。由于电流环有较高的增益带宽,从而使跟踪误差产生的畸变小于1%,实现功率因数接近于1,同时保持输出电压恒定。
图 平均电流控制法实现原理图
控制斩波器通断的还有转速信号。转速反馈信号与转速参考信号比较,如果转速低于参考转速,则此时输出功率和效率已经很低,因此由此信号关断开关管,停止能量转换,否则由上述中的pwm控制信号控制开关管。
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控制算法是整个控制系统非常重要的组成部分,它把硬件电路联系在一起,完成了系统的功能。能量释放系统控制程序由主程序、捕获单元子程序、ado中断子程序、apfc子程序、pwm信号生成子程序等程序模块组成。控制程序主要采用中断的方式来执行,通过设定计时器寄存器来确定中断周期。中断周期即采样控制周期设定为20khz,中断开始一次采样控制,完成后返回主程序。
储能飞轮能量释放系统控制算法旨在输出平稳的电压,电流无畸变,功率因数尽量达到1。要使变换器工作时达到单位功率因数,必须对电流进行控制,保证其为正弦波形且与电压同相。根据是否引入电流反馈可以将这些控制方法分为两种:引人交流电流反馈,对输人电流进行直接控制的称为直接电流控制(dcc)。根据电流跟踪方法的不同,直接电流控制可分为滞环电流比较法控制、定时瞬时电流比较法控制和三角波电流比较法控制等。没有引入交流电流反馈的称为间接电流控制,间接电流控制也称为相位幅值控制(pac)。
间接电流控制就是通过控制转换器的交流输入端电压,实现对输入电流的控制。这种控制方法没有引入交流电流控制信号,而是通过控制输入端电压间接控制输入电流,故称间接电流控制;又因其直接控制量为电压,所以又称为相位幅值控制。间接电流控制从稳态相量关系出发进行电流控制,具有结构简单、检测量少、控制简单的特点;但其由于缺少了电流环,动态响应速度较慢,不适合快速调节,另外用到了电路参数r、l,电路参数与给定参数一致性较差,也会影响控制的精度。
直接电流控制中直接检测交流侧电流信号加以控制,有网侧电流闭环控制等优点,而且受参数影响小,所以本设计采用直接电流控制的三角波电流比较控制法。直接电流控制中直接检测交流侧电流信号加以控制,系统响应快,动态响应好,但检测量较多,需要电压、电流反馈。
本算法实现如图所示,主电路输出电压的采样vo/h和基准电压vref比较后,输入给电压误差放大器,输出值为x,输入整流电压采样y(即vdc/k)和x的乘积z为电流反馈控制的基准信号,与开关电流检测值ilri比较后,其高频分量通过电流误差放大器被平均化处理,再经过电流误差放大器加到pwm驱动器的负输入端,与20khz的三角载波比较后输出pwm控制信号,控制直流降压斩波器开关管的通断,并决定了占空比。电流环调节输人电流平均值,从而使输人电流il,的波形与整流电压vdc,的波形基本保持一致,于是电流误差被迅速而精准地校正,电流谐波大大减少。由于电流环有较高的增益带宽,从而使跟踪误差产生的畸变小于1%,实现功率因数接近于1,同时保持输出电压恒定。
图 平均电流控制法实现原理图
控制斩波器通断的还有转速信号。转速反馈信号与转速参考信号比较,如果转速低于参考转速,则此时输出功率和效率已经很低,因此由此信号关断开关管,停止能量转换,否则由上述中的pwm控制信号控制开关管。
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