（检测技术与自动化装置专业论文）基于dsp的逆变电源研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 传统的逆变电源由于体积小、重量轻等特点，已被广泛地应用于航海、航 空、医疗、通信等行业。然而，随着3 g 技术和互联网的迅猛发展，人们已经对 逆变电源提出了更高的要求：处理器的速度越来越高，体积越来越小，控制算 法越来越复杂，组建容量越来越大，成本越来越低等。d s p 的发展正好能满足这 一需求。 本课题开发的系统是以实际项目为背景，对基于d s p 控制的逆变电源系统 进行了研究。其中，d s p 控制系统是论文研究的重点，它是整个逆变系统的核心 部分，也是系统中用来实现各种控制策略、保护功能最关键的组成部分。论文 充分考虑到d s p 系统设计的现状和未来对逆变技术的需求，深入分析了d s p 控 制s p w m 波形产生的方案；同时考虑到逆变系统内部各种电气参数和环境等因素 对系统的影响，以低成本实现的实际需要和使用灵活性相结合，设计出了以d s p 为基础的逆变系统总体硬件结构，并进行了详细的分析研究。 论文深入分析了s p w m 控制模式。通过对三种传统采样方式的比较研究，利 用m a t l a b 对其谐波抑制能力进行分析，得出较优方案。 为了得到更好的系统输出性能，论文深入探讨了逆变电路的控制策略。针 对本系统的双闭环控制，引入模糊自整定p i 控制方案，并予以实现。 论文深入分析了三相逆变电源的各种拓扑结构，针对用户需求，主电路采 用了三相全桥逆变结构，系统的硬件核心则采用t m s 3 2 0 f 2 4 0 控制系统并在其基 础上扩展了系统所需的功能模块；其软件系统采用针对t m s 3 2 0 f 2 4 0 的汇编语言 和c 语言的混合编程，文中给出了其软件的开发过程，并且针对本系统的各功 能的实现，给出了软件流程图。论文还分别针对结构、硬件、软件三方面进行 了优化设计，为得到一个性能优良的逆变系统奠定了基础。 最后，论文深入具体地研究了利用c a n 总线实现多个逆变电源并联的方案， 从对多个逆变电源并联条件的分析入手，实现了采用c a n 总线后逆变器的扩充 与互通。 关键词：s p w l d ，模糊自整定p i 控制，c a n 总线 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t j u d g i n gb yt h ef e a t u r e ss u c ha ss m a l ls i z ea n dl i g h tw e i g h t ，t r a d i t i o n a lp o w e r s h a v eb e e nw i d e l yu s e di n n a v i g a t i o n ，a v i a t i o n ，m e d i c a l ，a n dt e l e c o m m u n i c a t i o n s i n d u s t r i e s h o w e v e i , w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f3 gt e c h n o l o g ya n dt h ei n t e m e t p e o p l eh a dt or e l yp o w e rs e th i 曲e rr e q u i r e m e n t s ：p r o c e s s o rs p e e di n c r e a s i n g e v e r - s m a l l e r , e v e rm o r ec o m p l e xc o n t r o la l g o r i t h m s ，ag r o w i n gc a p a c i t y , i n c r e a s i n 甜y l o wc o s t d s pd e v e l o p m e n ti st om e e tt h i sd e m a n d i ta c h i e v e di t sp o w e r f u l f u n c t i o n a lf e a t u r e so ft h i n gw a v e f o l n lp r e c i s i o nc o n t r o l ，p r o t e c t i o na n dr m o ma n d t h eu s eo fm o r ea d v a n c e dc o n t r o ls t r a t e g yp r o v i d e dag o o dp l a t f o r m 1 fw et a k et h e r e s e a r c ho fd s pa sab r e a k t h r o u g ht ot h ea b r u p tp o w e rs u p p l ys y s t e m ，i tw i l lb e p o s s i b l e i nt h ef u t u r et o o c c u p y t h ec o m m a n d i n gh e i g h to fc o m p e t i t i o n 。g o o d e c o n o m i cb e n e f i t sa n ds o c i a lb e n e f i t s d c a cp o w e rc o n v e r t e rs y s t e mt h a tt h ep a p e rh a sr e s e a r c h e dt a k e sap r a c t i c a l d r o j e c ta sab a c k g r o u n da n db a s e so nd s p t h ed s pc o n t r o ls y s t e mi st h ef o c u so ft h e p a p e r ；i ti st h ec o r eo ft h es y s t e mu s e dt oa c h i e v ev a r i o u sc o n t r o ls t r a t e g i e s ，t h em o s t c r i t i c a lc o m p o n e n to ft h ep r o t e c t i o nf u n c t i o n s t h ep a p e rt a k e si n t oa c c o u n tt h e p r e s t i g eo fe l e c t r i c a ls y s t e m sw i t h i nt h ep a r a m e t e r so ft h es y s t e ma n dt h ei m p a c to f e n v i r o n m e n t a lf a c t o i st oa c h i e v ea c t u a ln e e d sa n dt h eu s eo fl o w c o s tf l e x i b i l i t y , i n t e g r a t i o no ft h ed s pd e s i g nas y s t e mb a s e do nt h eo v e r a l lh a r d w a r es t r u c t u r et h i n g ， a n dad e t a i l e da n a l y s i s t h ep a p e ra n a l y z e ss p w mi nd e p t h t h r o u g hc o m p a r a t i v es t u d yo ft h et h r e e t r a d i t i o n a ls a m p l i n gm e t h o d su s i n gm a t l a bf o ra n a l y s i so fi t sa b i l i t yt os u p p r e s s h a r m o n i c s r e s u l t i n gi nb e t t e r ；s p w mg e n e r a t e dt h r o u g ht h ea n a l y s i so fw a v e f o r m p a t t e r n sa n dc h a r a c t e r i s t i c s t h ep h i l o s o p h yo fc h o i c es p w m a n dm a k ead e t a i l e d a n a l y s i so ft h e i ra l g o r i t h m s t ob e t t e re x p o r tp e r f o r m a n c es y s t e m s ，t h i sa r t i c l ee x p l o r e st h ec o n t r o ls t r a t e g y u pa g a i n s tt h es y s t e mw i l lb ef u z z ys e l f - t u r n i n gp ic o n t r 0 1 a n dt ob er e a l i z e d p a p e r si n d e p t ha n a l y s i so ft h r e e - p h a s ep o w e rs e q u e n c i n gt h i n ga g a i n s tu s e r n e e d s ，t h ei n t r o d u c t i o no fat h r e e p h a s ec i r c u i t w i d eb r i d g er e l ys t r u c t u r ei st h ec o r e o ft h es y s t e mh a r d w a r eu s e dt m $ 3 2 0 f 2 4 0c o n t r o ls y s t e ma n do nt h eb a s i so f e x p a n s i o no ft h es y s t e mf o rf u n c t i o n a lm o d u l e s ；t m $ 3 2 0 f 2 4 0i t ss o f t w a r es y s t e r n u s e df o rt h ec o m p i l a t i o no fl a n g u a g ea n dm i x e dp r o g r a m m i n gl a n g u a g ec ，t h et e x t g i v e ni t ss o f t w a r ed e v e l o p m e n tp r o c e s sa n dt h ef u n c t i o n so ft h es y s t e mt oa c h i e v e ， g i v e nt h es o f t w a r ef l o w c h a r t p a p e r ss e p a r a t e l yf o rs t r u c t u r a l ，h a r d w a r e ，s o f t w a r ef o r o p t i m i z e dd e s i g no ft h et h r e et og e tag o o dt l l i n gs y s t e mp e r f o r m a n c e l a i dt h e f o u n d a t i o n f 抽a l l y , t h ep a p e rh a ss p e c i f i c a l l ye x a m i n e dt h eu s eo fc a n b u st oa c h i e v em o r e p o w e r s p a r a l l e lc o n n e c t i o no p t i o n sw i t ht h ea n a l y s i so ft h ec o n d i t i o n s ，a c h i e v i n gr e l y o nt h eu s eo fc a nb u sa f t e rt h ee x p a n s i o na n de x c h a n g e k e yw o r d s ：s p w m ，f u z z ys e l f - t u r n i n gp ic o n t r o l ，c a n i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 电源技术概述 第1 章绪论 随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种 类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而任何现代电 子设备不可缺少的重要组成部分就是可靠、优质的电源1 1 1 。 当代社会出现的许多高新技术都与市电的电压、电流、频率、相位和波形等 基本参数的变换和控制密切相关，电源技术能够实现对这些参数的精确控制和 高效率的处理，特别是能够实现大功率电能的频率变换，从而为多项高新技术 的发展提供有力的支持。因此，电源技术不但本身是一项高新技术，而且还是 其他多项高新技术的发展基础【2 1 。电源技术及其产业的进一步发展必将为大幅度 节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并为现代生产和 现代生活带来深远的影响【3 1 。 1 9 6 9 年诞生的逆变电源与传统的电源设备相比，可靠性高、稳定度好、调 节特性优良，而且体积小，重量轻，功耗低，在电子和电气领域得到了极其广 泛的应用。 逆变电源运用先进的功率电子器件和高频逆变技术，使传统的工频整流电源 材料减少8 0 一9 0 ，节能2 0 - - 3 0 ，动态反应速度提高2 3 个数量级， 并向着高频化、轻量化、模块化、智能化和大容量化的方向发展1 4 j 。许多行业的 用电设备并不直接使用电网提供的交流电作为电源，而是通过各种形式对电网 交流电进行变换，得到各自所需要的电能形式。并且，一些重要的用电部门和 用电设备对供电质量的要求越来越高【5 l ：电压、频率、波形准确完好，动态性能 良好，不能受到电网的任何干扰。 1 2 逆变电源结构及控制技术的发展及现状 随着各行各业控制技术的发展和对操作性能要求的提高，许多行业的用电 设备都不是直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形 式对其进行变换，从而获取各自所需的电能形式【6 l o 这些供电电源输出的幅值、 武汉理工大学硕士学位论文 频率、稳定度及变化方式因用电设备的不同而不尽相同，如通信电源、汽车电 源、电弧焊电源、电动机变频调速器、加热电源、化工电源、绿色照明电源、 不间断电源、医用电源、充电器等，它们所使用的电能都是通过整流和逆变组 合电路对原始电能进行变换后得到的。因此，逆变技术在经历了传统到现代的 转化后，势必会为各行各业提供更优质的电能形式。 现代逆变技术1 7 j 主要包括三部分：半导体功率集成器件及其应用、功率变换 电路和逆变控制技术。因此，在具备高性能的开关器件的前提下，通过研究与 之相适应的电路拓扑结构和开关控制方式，便能构造出性能优良的变流装置。 1 2 1 恒频、恒压逆变电源结构形式的演变 以快速晶闸管技术设计的逆变电源结构 早期的逆变电源，无论是交一交逆变电源还是交一直一交逆变电源，其中 的逆变桥功率元件主要由快速晶闸管组成。 当负载变化时，通过调节整流管导通角的大小，改变直流环电压，最终实 现逆变电源的恒频、恒压输出。 但是，这种电源结构有明显的缺点：关断晶闸管必须另外加装电感、电 容或辅助开关器件组成的强迫换流电路，所以使得电路的控制机构复杂化，整 机体积重量加大，效率降低；由于这种电源由分离元件控制，工作频率的提 高受到限制。 以i g b t 设计的逆变电源结构 随着以i g b t 为典型代表的高性能电子器件的发展，与之相适应的逆变电源 结构及控制技术也出现了。脉宽调制( 即p w m 控制) 方法具有在一个功率级内 同时实现调频、调压以及调节速度快等优点，在逆变电源控制中得到广泛的应 用。p w m 控制技术的应用，实现了逆变电源的恒频、恒压输出。但是，这种技 术有开关频率高造成开关损耗大的缺点。这一缺点可以通过功率开关器件性能 的不断提高来克服。 有源钳位逆变电源结构 随着软开关控制技术的兴起，不仅解决了硬开关工作过程中存在的开通和 关断时的能量损耗问题，而且也使逆变电源的拓扑结构发生了重大变化。利用 谐振元件k 、q 以及谐振控制开关s r 的协同工作，在逆变器输入的直流电压电 武汉理工大学硕士学位论文 路中产生谐振，从而把输入的直流电压转化为一系列高频脉冲电压波供给逆变 桥，最终实现逆变桥所有器件的z v s 开关工作。这种结构的最大优点就是器件 开关损耗低、电源能量转换效率高。 1 2 2 逆变电源控制器的发展 逆变电源的控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展。模拟控制器 中存在以下的缺点：控制电路的元器件比较多，电路复杂，所占的体积较大；控 制策略就无法灵活改变；由所使用的器件各自的特性差异导致各电源之间的特 性差异等。这些问题的存在使得生产出来的逆变电源一致性不好、输出性能指 标精度较差，控制效果也不理想。因此，逆变电源控制器逐渐朝数字化方向发 展。而在以前，由于受到控制器及外围芯片的限制，模拟控制器向数字控制器 的转变始终未得以圆满实现。近年来，随着数字信号处理器d s p 技术、大规模 集成电路a s i c 、现场可编程逻辑器件f p g a 的发展，给数字控制器的研究提供 了机会，同时数字智能化p w m 调制技术的控制技术也有了长足的发展。数字控 制器与模拟撵制器相比较，具有可靠性高、参数调整方便、更改控制策略灵活、 控制精度高、对环境因素不敏感等优点。 随着现有的工业电气传动、自动控制等许多领域对逆变电源产品需求的增 加，用户也不断提高对电源控制技术的要求。许多设备试图使用8 位或是准1 6 位的微处理器实现电源的数字化控制，然而它们的内部体系结构和计算功能都 阻碍了这一要求的实现。在很多领域，用户都希望使用高效率、高精度的逆变 电源。这种电源的控制可以通过使用先进的电源控制理论、采用高效的控制算 法来实现。但是这可能超出上述微处理器的计算能力。 使用高性能的数字信号处理器( d s p ) 来解决电源控制器不断增加的计算量 和速度需求是目前最为普遍的做法。将一系列外围设备如模数转换器( a d ) ， 脉宽调制发生器( p w m ) 和数字信号处理器( d s p 集成在一起，就获得一个功 能强大又非常经济的电源控制芯片。近年来，各种集成化的单片d s p 的性能得 到很大的改善，软件和开发工具越来越多，越来越好；同时价格却大幅度降低， 低端产品的价格已接近单片机的价格水平，但却比单片机具有更高的性价比。 越来越多的单片机用户开始选用d s p 器件来提高产品的性能，d s p 器件取代高 档单片机的时机已成熟。 武汉理工大学硕：t 学位论文 首先，与单片机相比，d s p 器件具有较高的集成度、更快的c p u 、更大容 量的存储器，并且内置有波特率发生器和f i f o 缓冲器，提供高速、同步串口和 标准异步串口。有的片内集成了a d 和采样保持电路，可提供p w m 输出。更 为不同的是，d s p 器件为精简指令器件，大多数指令都能在个周期内完成， 并且通过并行处理技术，使一个指令周期内可完成多条指令。同时d s p 采用改 进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。又配 有内置高速硬件乘法器、多级流水线、使d s p 器件具有高速的数据计算能力。 而单片机为复杂指令系统计算机，多数指令要2 3 个指令周期来完成。单片机 采用冯诺依曼结构。程序和数据在同一空间存取，同一时刻只能单独访问指令 和数据。a l u 只能做加法，乘法需要由软件来实现，因此占用较多的指令周期， 也就是说速度比较慢。所以，结构上的差异使d s p 器件比准1 6 位单片机单指令 执行时间快8 l o 倍，完成一次乘法运算快1 6 3 0 倍。并且，d s p 器件提供了高 度专业化的指令集，提供了f f t 快速傅立叶变换和滤波器韵运算速度。此外， d s p 器件还提供了j t a g ( j o i n tt e s ta c t i o ng r o u p ) 接口，具有更先进的开发手段， 批量生产测试更方便。 其次，基于d s p 芯片制造的电源控制器可以降低对传感器等外围器件的要 求。通过复杂的算法达到同样的控制性能，降低成本，可靠性高，有利于专利 技术的保密。现在，市场上已经出现了大批面向电源控制的内嵌式d s p 专用集 成电路，其代表芯片如占d s p 市场份额4 5 的美国德州仪器公司推出的专用于 电机、电源控制的d s p 芯片- - t m s 3 2 0 x f 2 4 0 。这种芯片把集成化d s p 核、事 件管理器和单片式a d 设计等诸多功能块集成在一起，提供一个单芯片式数字 电源控制方案。另外，美国模拟设备公司( a d ) 也不甘落后，与著名的i n t e l 公司 合作，生产出a d m c 3 x x 系列电机控制专用d s p ，性能与玎公司的产品相差不 大，也是基于a d 公司的1 6 位定点d s p 设计的，而且还集成了三相p w m 发生 器( 1 6 位) 和a d 转换器。其他比较有名的生产d s p 厂商还有m o t o r o l a 公司和 n e c 公司。 第三，d s p 运算速度快，控制策略中可以使用先进的实时算法，如自适用 控制、卡尔曼滤波、状态预估等，大大提高控制系统的品质。而且d s p 控制软 件可用c 语言、汇编语言编写或者二者嵌套使用。因此采用d s p 芯片制造的电 源控制器便于用户的调试和应用。 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 选题的意义 目前，电源技术的发展使得用新型、高效电源取代传统电源己成为必然。 传统电源效率低、体积大。随着技术的发展，电源的开关频率越来越高，使得 电源的小型、轻量化成为可能。本电源就是用新型的数字化电源取代传统电源， 其特点就是效率高、体积小、保护完善等。 3 g 技术和i n t e m a t e 的发展，要求处理器的速度越来越高，体积越来越小， d s p 的发展正好能满足这一发展的要求。因为，传统的其它处理器都有不同的 缺陷。m c u 的速度较慢；c p u 体积较大，功耗较高；嵌入c p u 的成本较高。d s p 的发展，使得在许多速度要求较高，算法较复杂的场合，取代m c u 或其它处理 器，而成本有可能更低。 1 4 主要内容和章节安排 本文的重点是设计一个基于d s p 控制的低成本、多功能、易维护、升级方 便的三相逆变电源系统。 第1 章为绪论部分，引入了电源技术的概念，并论述了逆变电源结构和控 制技术的发展及现状。 第2 章深入研究了s p w m 控制模式，并针对谐波问题，采用优良的s p w m 波形采样方案，使其含量大大降低。 第3 章对控制策略进行了深入研究，系统采用了双闭环控制，引入模糊自 整定p i 控制策略，并对其进行了理论分析和研究。 第4 章具体设计和实现了基于d s p 的逆变电源硬件电路。 第5 章具体设计了基于d s p 的逆变电源软件系统。 第6 章针对多个逆变电源并联的应用，深入研究了基于c a n 总线的逆变器 并联方案，使逆变电源系统容量得到大幅度增加。 第7 章给出了总结和展望。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章s p w m 控制模式的研究 2 1s p w m 控制基础 在分析s p w m 之前，必须要了解p w m ( p u l s ew i d t hm o d u l a t i o n ，p w m ) 及其相关知识，这是通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需波形 ( 包含形状和幅值) 的。 ( 1 ) 冲量 冲量( 指窄脉冲的面积) 相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上 时，其效果基本相同，即具有惯性环节的输出响应波形基本相同( 低频段非常 接近，仅在高频段略有差异) 1 2 1 。冲量示图如图2 - - 1 所示，其中u ( t ) 为电路的输 入信号，i ( o 为输出信号。 矿。伫 图2 1 冲量示图 ( 2 ) 面积等效原理 用一系列等幅而不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，即正弦半波被n 等分。 正弦半波被看出由n 个相连的宽度相等而幅值不等的脉冲所组成的脉冲序列。 而用矩形脉冲( 等幅而不等宽) 代替正弦半波，其中点重合，面积( 冲量) 相 等，宽度按正弦规律变化。面积等效原理如图2 2 所示。 6 亟避矍三套登堡主堂建堡茎 ( c )d ) 图2 2 丽积等效原理图 ( ) p w m 波形 由赢流电源产生的p w m 波通常是等疆p w m 波，出交流电源产童豹p w m 波为不等幅p w m 波。 s p w m 波形是脉冲宽度按蓬弦规簿变化且与正弦波等效的p w m 波形。通 常，如桑要改变等效输出正弦波的幅德，只需罄按同比例淑变各个脉冲的宽 度。 2 2s p w m 采样方法对比分析 近年来，疆弦脉宽调制( s p w m ) 技术 8 】以其抗良豹传输特性成为电力电予 装置中调制技术的基本方式。 采榉实现s p w m 调制方式可分为巍然采样法、对称规则袋样法茅珏不对称规 划采样法三种嘎下面对这几种方法律简要的分析： ( ) 鑫然鬃襻法 自然采样法原理如图2 - 3 所示，用一个綦波正弦波与一个三角载波相比较， 由两者瓣交熹确定遵交器开关模式。 7 秘矗攘搦隧翳 p渔。7 粥0簸隧霆 嘲涂， 卜 1 曩。 武汉理工大学硕士学位论文 、黝 、 一。 弋 p 姒侧”。2 叫 r 二a 冬( 1 + ms i n t m ：) 岛一擘删m 峨) 式( 2 一1 ) 孛，m 为调到度，m = u j u r ( 繇灸正弦波骥篷与三囊波糕篷之毙) 0 m u 。时，v t 4 譬逶，娲关断，u o = u d ；当u r l l e 黠，绘v 强耱v k 默导通揍号，绘v 您帮v 黾竣关颧售号。 若i o 0 ，则v 1 j 和v r 4 导通； 若i o 0 ，则v d l 和v d 4 导遽，u o = u d 。 阊理，当u r ，递交器鹃羧爨邀蓬会有篦较 大的畸变，而且动态调节比较慢。由于这种系统炬二阶掇荡环节，负载越轻， 动态调整睡闯越长，星轻羧孵阉辉系统懿摄辕逡纛遥瘗麓，系绞稳定经夔。为 了进一步提高逆燮器的控制特性，可以采用双环和多环控制。但由于多环控制 跳较复杂，鞋藩突际应震中采臻缀少。嚣双强控裁峦予掩割往熬夔努，羧翻方 便等特点而得到了较多的应用【1 6 1 。 逆变魄源双溺繇控制系统挺黧懿墅3 一l 爨零，其中s p w m 邀交器怠摇主瞧 路、l c 滤波器等。电路在控制上采用了输出电臌和滤波电感电流双闭环控制， 黔采样圜寒豹竣出邀压露绘定电蜓魄较，逶过电瘫控铡器输出，与采榉瓣来戆 电感电流比较，通过电流控制器输出，送入s p w m 波形控制环节，调节功率管 的“开关时阙，麸藤控制憋源系绞熬最蜃竣送。实践涯明，这秘接裁方式褒保谨 系统稳定的同时，还具有良好的动态特性岛输出限流豹特性。 图3 1 逆变电源双闭环控制系统框图 武汉理二e 大学硕士学位论文 3 1 电压环控制策略 逆变电源系统是一个多变量、非线性、时交的系统，其复杂性和模烈的精 骥性总是夺在蓑矛震，露模期控簇麓够瓷准确秘麓鬻之阕取褥乎赞，有效壤对 复杂事务作出判断和处理。近年米，在电力电子领域中逐渐被人们所重视。 豢援豹逆变嘏源设诗，攀纯羯p l 控毒妒刀，系统撬于挽能力弱，按铡懿稳 定性差，控制效聚不理想。模糊控制可以增强系统的稳定性，而且能够在大偏 差时迅速减小偏蓑。因此，在本系统中，必了充分发挥模凝控裁萋羹p i 控铡嚣者 的优点，使逆变输出始终在有效范围之内，采用了一种新型的模糊自黢定p i 控制方法。 3 1 1 横糊控制 对于黼性能的逆变电源的设计，模糊控制器有着以下优点： 模糊控制器的设计过程中不霭要被控对象的糖确数学模型，模糊控制器 有着较强的鲁棒帔和自适应性； 查找模糊控制表只需要占用处理器很少的时间，因此可以祭用较趣采样 率来弥补模糊控制规刘和实际经验的偏差。 模糊控制属于智能控制的范畴。与传统的控制方式棚比，智能控制最大的 好处是不依赖控蒜4 对象静数学模激，模襁控剩从模仿人的思维多 特性入手，模 仿人的模糊信息处理能力。理论上已经诚明，模糊控制可以任意精度遥近任何 箨线性函数，毽甏翻当莆技术水平豹鞭铺，隶霜黼数豹确定还没有统一豹理论 指导，带村一定的人为因索，因此模糊控制的精胰有待迸步提高。 设诗模耘控铡鬃露褒考虑激下咒令方_ 露 瑚： 选择合适的模糊控制器类型。 确定输入辕蹬交鬈豹实繇论壤。羧说寒，输入稼号e ，x , 亵输蠢信号 x u 的变化范围是由实际撩制系统决定的，但是脊时候也宵一定的调整余地。 确定e 、e 、珏豹摸糕嶷令数放各模糕蔟款隶瓣发丞数。 设计模糊控制规则集。规则集是决定模糊控制器性能的关键因素，一般 趋校握经骏来设诗，或是瘸模糊凝类分毒睡方法从控铡器敕已有输入输出襻本中 自动提取。 武汉理工大学硕士学位论文 选择貘糍攘瑾方法。 解模糊方法。 3 1 2 p i 控制 由予掇控铡懿寄鬻零、参数舄于整定等特点，被广泛应薅予工程实黢孛。 但是早期的逆变甑源多为摸拟p i 控制，单纯采用输出电压的瞬时值反馈，其性 特鬟楚瀚态程簸及负裁麓饕线性瓣，按割效聚不令久满意。必j 邃进行了丈量 的研究，并把输出电感电流及输出滤波电容电流的瞬时值引入了控制系统，使 褥遂变奄源豹辕赉特性雩譬到了较大静改逡。然瑟，庞大鹈模羧羧裁毫貉馊褥控 制系统的町靠性下降，调试复杂，不易予整定。p l 控制是传统的控制方法，其 设计本文不必赘述。 d s p 的出现。这个姐题就得剐了迅速解决，如今各种补偿措施已经方便地 应用于逆交电源的数字p i d 控制之中，眩压、魄流控制瓣弓 入，使缛逆变电源 的数字p i d 控制效果得以改善。 3 1 3 模糊鑫整定疆控翱静突溪 必了傻最终鹣逆交赣爨奄压藏疆稳定，本系统中，终会攘期控露翻p l 控铡 的优点设计出模糊自整定p i 控制。其工作方式如下：首先，通过从系统的稳定 性、响应速度、越调量积稳态精嶷等方藤找出p l 参数，分橱出酶、鹭对系统输 出特性的影响，建立k p 、k i 两个参数与误差e 和误差交化率e c 之间的模糊关 系。在系绒中，不断捡i 煲e 和e c ，再根掇模糊拽测规则避行模糊撼理，瞧询模 糊矩阵表时参数轴、k 进行在线调整，以满足不问e 和e c 时，对p i 控制参数 的自整定蒙求，从而保证控制的精度，使被控对象具有良好的动静态性能。其 按涮结构淄如图3 2 所豕。 图3 2 模糊自整定p i 控制结构翻 塑堡銎三查堂臻圭堂垡燕壅 强审，p i 渤为s p w m 嚣节倦递丞数，毪国为逆交耩路、交殛器潋觳滤波环 节的传递函数。 校撼3 1 1 帮介绍鹣模獭控髑器静设诗方法，模糊撩锈器静输入为诶差e 、 误差变化率e c 、输出为埯、a 甄。 本文孛，2 个输入变餐e 和e c ，狱及2 个输出变量珞、ak l 的论域均被 划分为7 个模糊予集： 负大o m ) 、负中( n m ) 、负小( n s ) 、零( z ) 、正小( p s ) 、正 串( p 函9 、i ：e 大( p 劲。 即： e = p l ，p m ，p s ，0 ，n s ，n m ，n u e c = p l ，p m ，p s