滯環控制

滯環控制也稱為bang-bang控制或紋波調節器控制，屬於PWM跟蹤技術，它具有實時控制、回響速度快、魯棒性強的特點。作為滑模控制的降頻措施，滯環控制是將開關函式計算模組的輸出連線到滯環比較器以產生控制脈衝，控制開關的通斷狀態，改變系統結構，實現控制目標。

基本介紹

• 中文名：滯環控制
• 外文名：Hysteresis Control
• 類別：控制科學與工程
• 別名：bang-bang控制
• 技術類別：PWM跟蹤技術
• 特點：魯棒性強

滯環恆頻

滯環控制具有設計簡單易於實現，穩定性和瞬態性能好等優點。但是其開關頻率不固定，開關頻率可控性差，會產生頻譜分布較寬的諧波，導致後級濾波器設計困難，這是限制滯環控制套用的主要原因。為實現滯環控制開關頻率恆定，可以通過控制電路改變滯環頻寬度來實現恆頻控制。恆頻變環法適用於電流參考變化較小的場合，當參考電流變化較大時控制方法的跟蹤性能會下降。有一種雙滯環控制方法，需要同時計算上下滯環寬度，並且上下環寬不一致，所以控制精度會下降。有的文獻提出針對三相的平面拋物線環法，紋波電流限制在多個拋物線組成的平面環內，由於拋物線特點，可以保持開關頻率基本恆定，但此方法不適用於包含多種頻率參考電流的情況，且其控制方法過於複雜會產生較大延遲。研究人員提出了一種針對電壓源型併網逆變器無環帶的恆頻滯環控制方法，基於預測的電流參考和系統參數構建開關函式來保證開關頻率恆定。研究人員提出一種基於數字電路實現的無環帶恆頻滯環控制，通過構建控制方程實時調節數字電路採樣周期來實現恆頻滯環控制。無環帶的恆頻滯環控制方法主要針對控制結構進行改進，需要較複雜的邏輯電路實現，無法套用到本文電容電流滯環控制中。

對比滯環控制與傳統恆頻控制方法，變頻和恆頻的重要區別在於是否有周期性的信號作用於控制系統。傳統恆頻控制方法中均具有固定頻率的時鐘信號或周期性的載波信號作用於控制環節，使變換器具有固定的開關頻率。

滯環電流控制的優缺點

滯環電流控制的優點:
(1)不需要載波，控制方法容易實現;
(2)電流回響迅速，可以實現對電網諧波電流的迅速補償:
(3)跟蹤誤差較小，可通過設定環寬大小將誤差設定在一定範圍內;
(4)閉環控制，有很強的穩定性能。

滯環電流控制雖然有上述優點但是也存在以下缺點:在採用傳統滯環控制方法中，電流跟蹤的精度與滯環寬度的大小密切相關，如果滯環寬度很大，可以使開關的工作頻率與損耗在很大程度上有一定的降低，同時補償性能也會降低，誤差增大;反之，滯環寬度太小，可以跟好的對電流進行跟蹤控制，但開關的工作頻率與損耗都會大幅度增加，對開關器件的最高工作頻率也有相應的要求，如果把環寬設走為某一數值，跟蹤電流就會圍繞實際電流在一個小範圍內波動，但此時大功率開關器件的工作領率卻是不穩定的，而且可能變化很大，這就提高了對開關器件的要求。

滯環控制與滑模控制

滑模變結構控制理論日益完善並己在控制領域中得到了廣泛套用。滑模變結構控制的基本思想是:通過控制作用將系統從任何一點出發的狀態軌線拉到某一指定的切換面，然後沿著此切換面滑動到平衡點。滑模變結構控制是一種開關反饋控制系統，它完全適用於開關變換器及VRM，而且已有較多研究。滑模變結構控制對外界擾動和自身參數變化具有完全的自適應性，因此使得變換器對輸入電壓和負載電流的變化具有很快的回響速度。

理想的滑模變結構控制中，開關函式計算模組的輸出連線到過零比較器以產生控制脈衝，控制開關的通斷狀態，改變系統結構，從而精確地實現控制目標。但這往往會使系統在切換面上的開關頻率極高，實際開關元件的開關速度難以達到。因此，實際的滑模變結構控制系統中，都要採取降低切換面上開關頻率的措施，其中滯環控制就是常用的降頻技術之一。

滯環控制也稱為bang-bang控制或紋波調節器控制，屬於PWM跟蹤技術，它具有實時控制、回響速度快、魯棒性強的特點。作為滑模控制的降頻措施，滯環控制是將開關函式計算模組的輸出連線到滯環比較器以產生控制脈衝，控制開關的通斷狀態，改變系統結構，實現控制目標。改變滯環比較器的滯環寬度，可以改變控制精度，同時也可以改變系統在切換面上的開關頻率，如減小滯環比較器的滯環寬度，一般可以提高控制精度，但卻提高了開關頻率;增大滯環比較器的滯環寬度，一般可以降低控制精度，但可以使開關頻率得以降低。選取合適的滯環寬度及主電路參數可以使得在滿足控制精度條件下，實際開關器件也可達到系統所要求的開關速度。

分散式滯環控制系統

分散式滯環控制系統是指，系統由許多子系統構成，每個子系統配有一個獨立工作的滯環控制器，例如，在分散式發電系統中的電壓源逆變器控制，超市製冷系統分散式陳列櫃中的溫度控制等。在這類系統中，分散式滯環控制器獨立執行各自工作，彼此不交換任何信息。分散式控制由於結構簡單靈活得到廣泛套用，但因為這些控制器是在互不知情的情況下設計和運轉的，看似獨立，實際上存在不可避免的禍合關係和相互作，乃至發生同步，最終導致系統的控制品質下降，能耗增加。實踐中發現，在超市陳列櫃分散式滯環控制系統中，一個陳列櫃的溫度控制會影響周圍的幾個陳列櫃的溫度，漸漸地幾個溫度控制器將趨於同步，最終同步現象的產生導致陳列櫃的冷藏質量下降，系統能耗增加。