雙環反饋控制

反饋控制是指在某一行動和任務完成之後，將實際結果進行比較，從而對下一步行動的進行產生影響，起到控制作用。

專業釋義

電子、通信與自動控制技術。

基本介紹

• 中文名：雙環反饋控制
• 外文名：Two loop feedback control
• 分類：電子

雙環反饋控制的單相UPS逆變器的控制算法

針對單相UPS逆變器輸出電壓、電流波形不穩定和畸變的問題，設計了雙環反饋控制算法。分析並建立了單相UPS逆變器控制系統的模型，構建了系統輸出電壓、電流的反饋環路，分別在開環、單環反饋和雙環反饋控制方式下進行仿真，並對比了逆變器輸出的電壓、電流波形。通過仿真和實驗證明該雙環反饋控制算法套用在單相UPS逆變器中較開環和單環反饋控制算法具有更好的控制效果。

開環控制

在開環控制下的仿真輸出波形中的實線波形為負載兩端的電壓波形曲線，虛線波形為流過負載Load1的電流波形曲線，可以看到在仿真開始的0.1s內電壓、電流的波動都比較大，整個仿真過程中，逆變器輸出電壓、電流的波形都表現出不穩定和畸變的情況。

環反饋控制

為了解決輸出電壓、電流波形不穩定和畸變的問題，在控制器中引入反饋量，通常的做法是把輸出電容電壓或者輸出電感電流作為反饋量，來實現系統的閉環控制。由於電感電流滯後於電壓，且電容電壓超前於電流，所以，把電容電壓作為反饋量是比較合適的。在電壓閉環控制系統下的仿真輸出波形中可以看到輸出電壓明顯比開環控制系統下的更加穩定，但是仿真的前0.1s內輸出的電壓和電流波形畸變依然比較嚴重。

雙環反饋控制的逆變器

在電壓閉環反饋控制的基礎上，再引入電感電流作為反饋量，在這裡把電感電流作為內環反饋，電容電壓作為外環反饋，以實現雙環反饋控制。在雙環反饋控制系統下的仿真輸出波形中可以看到在整個仿真過程中逆變器輸出的電壓、電流波形都非常穩定且基本無畸變，解決了逆變器輸出電壓、電流波形不穩定和畸變的問題。

雙環反饋控制ups逆變電路的設計與仿真

抽象ups實際電路建立被控對象模型，利用電壓電流雙環反饋控制策略，構造雙閉環反饋控制系統；設計電流、擾動觀測器以補償時延和擾動，推導無差拍電流控制器；電壓控制器採用比例積分控制器；利用MATLAB軟體仿真電路，分析性能。

具有雙環反饋的UPS

在採用內電流環外電壓環的雙環反饋控制策略。外電壓環是利用輸出電壓反饋構成閉環，在外電壓環中包含有一個利用濾波電容器B的電流反饋構成的內電流環，內電流環的主要作用是為了增加電壓控制系統的穩定性並能精確控制電容器B的電流。由此，可以得到雙環控制系統。其中，D(s)是電流控制器、E(s)是電壓控制器。PWM逆變器可以看成是由比例增益K_a、採樣電路和零階保持器組成。負載電流i_L以及參數變化是系統的擾動量。

其中，時延F(s)=exp(-T_ds)，零階保持器H(s)={1-exp(-t_sis)}/s，K_ct、K_T為感測器增益，K_a為比例增益，Fai、Fse為電流、電壓採樣頻率。

外電壓環仿真

對外電壓環控制的外電壓環進行 ;MATLAB仿真，當輸入信號為階躍信號時，仿真結果如輸入為階躍信號時外電壓環仿真結果。

由輸入為階躍信號時外電壓環仿真結果可以看出，當選取最佳阻尼比ζ=0.707，在此設計的電壓控制器E(z)的作用下，此二階系統暫態回響的調整時間t_s=0.3ms，但是由於閉環傳遞函式中存在分子零點的影響，使得階躍回響輸出的最大超調量M_p比較大。

為了解決M_p比較大的問題，在以上設計的基礎上對PI比例積分進行細調，選取k_p=1.2×10^-4,K₁=0.4×10^-6。在輸入為階躍信號時外電壓環仿真結果階躍輸入信號的作用下，可得到階躍輸入信號下的輸出電壓波形的輸出電壓波形。

由內電流環、雙環反饋UPS的仿真結果可見，利用雙環反饋控制策略控制UPS逆變電路，即使在加入100%負載擾動的情況下，內電流環在電流控制器以及電流、擾動觀測器的共同作用下，仍可以實現無差拍的精確電流控制，並能補償時延和擾動的影響；最終在逆變電路的輸出端得到220V的優質正弦波。由階躍輸入信號下的輸出電壓波形還可以進一步看出，此二階系統能得到暫態回響比較好的綜合性能指標，調整時間ts〈2ms，最大超調量M_p=1.5V。