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岸电电源的控制算法的研究刘伟章闺宝(东南大学自动化学院，江苏南京210096)[摘要]介绍了岸电电源的系统结构以及岸电电源中的三相逆变器的主电路模型，然后对岸电电源的控制算法—5P w M控制算法作了详细的介绍。
包,}g-S PW M算法的原理分析及其数字实现方法。
最后对岸电电源的闭环控糊轻略作了简要的介绍。
D蝴】岸电电源；SP W M；闭环控制岸电电源是专门针对船上、岸边码头等高温、高湿、高腐蚀性、大负荷冲击等恶劣使用环境而特别设计制造的大功率变频电源设备。
广泛应用于船上、船舶制造及修理厂、远洋钻井平台、岸边码头等需要由50H Z工业用电变为60H Z高质量稳频稳压电源，对船舶用电设备进行供电的场合。
1三相逆变器主电路模型三相逆变器中的三相电感及三相输出变压器基本上都是三磁柱结构的。
它可以分为三相三线制逆变器，以及三相四线制逆变器。
三相逆变器中变压器常常被连接成△Ⅳ或△，Y0(Y0代表有中线的Y连接)方式。
主电路由三相逆变桥和三相滤波器组成。
2岸电电源三相逆变器控制算法—S PW M算法21SPW M数字实现方法SP W M矩形脉冲的获得有多种方法可实现，大体分为模拟实现方法和数字实现方法两大类。
数字实现方法中，预先计算好开关管的导通和截止时间，存在特定的存储器中，由D SP或单片机来进行控制。
由于数字实现方式的硬件电路简单，可靠性高，软件可修改性强，通过适当的反馈还可以实时在线控制，因而越来越得到广泛的应用。
下面具体来讲一下数宇SP W M的实现方法。
对称规则采样法：圈l对韵书呗嵊样法原理图如图1所示，过三角波底点0向时间轴做垂线，交正弦波于D点过D点做平行于时间轴的直线交三角波于C、E两点，则C、E两点所对应的时间t。
t E即分别为脉冲的起点}哄点。
仿照不对称规则采样的分析方法可得：￡f￡匹罢(1+M sinw,t v)(』)22岸电电源三相逆变器闲环控制策略带滤波电感电流内环的电压瞬时值反馈：带滤波电感电流内环的电压瞬时值反馈控制系统的外环为瞬时值电压控制环，作用是将取自滤波器输出的电压瞬时值u o与电压给定值1p。
电力电子课程设计-BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY课程设计说明书课程设计名称:电力电子题目:BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真—15V/5V二级学院(直属学部): 电子信息与电气工程学院专业:电气工程及其自动化班级:07电单学生姓名: 学号:指导教师姓名: 职称:讲师2011 年 1 月电力电子课程设计任务书二级学院(直属学部):电子信息与电气工程学院专业:电气工程及其自动化班级:学生姓名指导教师韩霞职称讲师课题名称 BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真-15V/5V1、根据设计要求计算滤波电感和滤波电容的参数值，设计PID补偿网络2、采用MATLAB中simulink中的simpowersystems模型库搭建闭环降压式变换器的仿真模型3、观察系统在额定负载以及突加、突卸80%额定负载时的输出电压和负载电课流的波形4、撰写课程设计说明书，要求包括:题一、封面二、目录工三、正文1、降压变换器的基本原理作2、BUCK变换器主电路参数设计2.1设计内容及要求内 2.2主电路设计(占空比、滤波电感、滤波电容的设计)3、BUCK变换器闭环PID控制的参数设计容 3.1主电路传函分析3.2补偿环节的设计4、BUCK变换器闭环系统的仿真4.1仿真参数及过程描述4.2仿真模型图及仿真结果5、总结(含心得体会)6、参考文献(不少于6篇)21、输入直流电压(V):15V IN2、输出电压(Vo):5V3、输出电流(I):10A N指标4、输出电压纹波峰-峰值 Vpp?50mV)5、锯齿波幅值Um=1.5V 目标6、开关频率(fs):100kHZ )要7、采样网络传函H(s)=0.3 求8、BUCK主电路二极管的通态压降V=0.5V，电感中的电阻压降V=0.1V,开DL关管导通压降V=0.5V,滤波电容C与电解电容R的乘积为75uΩ*F ONC第1天阅读课程设计指导书，熟悉设计要求和设计方法第2天根据设计原理计算相关主要元件参数以及完成PID系统的设计进第3天熟悉MATLAB仿真软件的使用，构建系统仿真模型程安第4天仿真调试，记录要求测量波形排第5天撰写课程设计说明书1、电力电子课程设计任务书本院编2、电力电子课程设计指导书本院编3、王创社，乐开端等，开关电源两种控制模式的分析与比较，电力电子技术，1998，3，78一81; 主4、徐辅东，电流型控制开关变换器的研究与优化，西南交通大学硕士论文，要2000年4月。
Buck三电平直流变化器的闭环控制策略探究Buck三电平直流变换器的闭环控制策略探究引言：随着科技的飞速进步，直流电源的应用越来越广泛。
而直流变换器作为一种重要的直流电源变换设备，其稳定性和控制策略的探究显得尤为重要。
本文将对Buck三电平直流变换器的闭环控制策略进行深度探究，旨在提高其输出电流的稳定性和效率。
1. 引言1.1 探究背景现代电子设备对直流电源的需求日益增长，而直流变换器作为直流电源的重要组成部分，具有将输入电源变换为所需电压和电流的功能。
Buck三电平直流变换器作为一种特殊形式的直流变换器，其结构复杂、控制难度较大。
因此，对其闭环控制策略的探究有着重要的理论和实际意义。
1.2 探究目标本文旨在探究Buck三电平直流变换器的闭环控制策略，通过优化控制算法，提高其输出电流的稳定性和效率。
实现这一目标将为直流电源的稳定供电提供有力支撑，并推动直流变换器控制策略的进步。
2. Buck三电平直流变换器的原理2.1 结构Buck三电平直流变换器由输入电路、输出电路和三电平谐振锁相环控制电路组成。
其中，输入电路包括输入电容、输入电感和开关管；输出电路由输出电感、输出电容和负载组成；三电平谐振锁相环控制电路由相位比较器、开关信号产生电路和反馈控制电路组成。
2.2 工作原理当开关管打开时，输入电感储能。
而当开关管关闭时，输入电感的储能通过输出电容和负载传递出去，形成一个周期。
通过控制开关管的开关频率和占空比，可以实现直流变换器的输出稳定控制。
3. Buck三电平直流变换器的闭环控制策略3.1 传统控制策略传统的闭环控制策略接受PID控制器进行控制，即依据电流误差信号计算比例、积分和微分的输出信号，通过控制开关管的开关频率和占空比，实现输出电流的稳定。
然而，传统策略在实际应用中存在一些问题，如控制精度不高、动态响应慢等。
3.2 改进控制策略为了提高Buck三电平直流变换器的闭环控制效果，本文提出一种改进的控制策略。
Course
自动控制原理I Instructor: 李世华School of Automation
Southeast university
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1.1 引言
第一个对反馈控制系
稳定性取决于线性化特征方程的根是否具有负实部。
博士论文《论运动稳定性的一般问题》
优点：设计简单，实现简单，成本低。
调压实例：假设系
Why？
调压实例：假设系统无惯性…
(3) 绝大多数控制系统都是反馈系统。
早期最典型的例子：1788年James Watt设计的蒸汽机系统(离心调节器
三、前馈(顺馈
大
1960年代－扰动补偿控制原理！
小，
…
控制系统的分类
定义：随动系统的任务是:保持被控制量
1.4 控制系统的分类。
东南大学自动化学院实验报告课程名称：计算机控制技术第三次实验实验名称：离散化方法研究院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：同组人员：实验时间：2017 年 4 月12 日评定成绩：审阅教师：目录一．实验目的 (3)二．实验设备 (3)三．实验原理 (3)四．实验步骤 (7)五．实验结果 (8)一、实验目的1．学习并掌握数字控制器的设计方法（按模拟系统设计方法与按离散设计方法）；2．熟悉将模拟控制器D(S)离散为数字控制器的原理与方法（按模拟系统设计方法）；3．通过数模混合实验，对D(S)的多种离散化方法作比较研究，并对D(S)离散化前后闭环系统的性能进行比较，以加深对计算机控制系统的理解。
二、实验设备1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台2．PCI-1711数据采集卡一块3．PC机1台(安装软件“VC++”及“THJK_Server”)三、实验原理由于计算机的发展，计算机及其相应的信号变换装置（A/D和D/A）取代了常规的模拟控制。
在对原有的连续控制系统进行改造时，最方便的办法是将原来的模拟控制器离散化。
在介绍设计方法之前，首先应该分析计算机控制系统的特点。
图3-1为计算机控制系统的原理框图。
图3-1 计算机控制系统原理框图由图3-1可见，从虚线I向左看，数字计算机的作用是一个数字控制器，其输入量和输出量都是离散的数字量，所以，这一系统具有离散系统的特性，分析的工具是z变换。
由虚线II向右看，被控对象的输入和输出都是模拟量，所以该系统是连续变化的模拟系统，可以用拉氏变换进行分析。
通过上面的分析可知，计算机控制系统实际上是一个混合系统，既可以在一定条件下近似地把它看成模拟系统，用连续变化的模拟系统的分析工具进行动态分析和设计，再将设计结果转变成数字计算机的控制算法。
也可以把计算机控制系统经过适当变换，变成纯粹的离散系统，用z变化等工具进行分析设计，直接设计出控制算法。
按模拟系统设计方法进行设计的基本思想是，当采样系统的采样频率足够高时，采样系统的特性接近于连续变化的模拟系统，此时忽略采样开关和保持器，将整个系统看成是连续变化的模拟系统，用s 域的方法设计校正装置D(s)，再用s 域到z 域的离散化方法求得离散传递函数D(z)。
摘要随着电力电子技术的发展，作为电能变换装置的DC-DC变换器的应用越来约广泛，隔离式全桥变换器由于高功率，输入输出电气隔离的优点，应用场合广泛，移相控制使得全桥变换器能够实现ZVS软开关工作，进一步减少的变换器的通态损耗，提高了传输效率，广泛应用于对电能质量有着严格要求的航空航天、电力系统等场合中。
本文首先系统地研究了ZVS全桥变换器地具体工作过程，以半个开关周期为例分析了各开关模态的电流回路和持续时间，研究了在ZVS工作时副边整流侧的二极管换向过程，研究了超前桥臂和滞后桥臂各自实现ZVS的条件。
为了验证ZVS工作过程，在Saber仿真软件中搭建了开环仿真模型对开关管的ZVS工作特性进行了验证。
目前，在采用状态空间平均法对全桥电路建模时通常忽略变压器漏感和输出输出滤波电容的ESR，得到的模型并不能准确反映电路自身特性，本文在此基础上提出了一种改进型的小信号模型，该模型包含变压器漏感，输出电容ESR和变换器工作效率等关键参数，并推导了控制到输出及输出阻抗的传递函数，利用Saber搭建仿真模型对模型准确性进行了验证。
针对移相全桥电路的闭环控制和稳定性进行了研究，对电压控制方式和电流控制方式的原理进行了分析，并研究了闭环系统中补偿器的设计流程。
为了提高控制器的性能，在传统PID控制的基础上研究了模糊自适应PID控制方法在全桥变换器中的应用，根据系统输出电压的偏差和偏差的变化率建立模糊规则，在此基础上设计了模糊自适应PID控制器，从而使得PID控制器参数能够动态调整，系统具有更好的动态特性。
为了验证所设计的Fuzzy PID控制器的性能，在Saber和Matlab/Simulink 中搭建了闭环仿真模型，并于传统的PID控制器进行仿真对比。
通过仿真结果的对比可看出，模糊自适应PID控制方式于传统PID方式相比，系统输出电压具有更好的稳定性和动态特性，而且对系统输入电压和负载电阻的大范围变化具有更好的抗干扰性。
东南大学自动控制原理实验报告闭环电压控制系统研究实验一闭环电压控制系统研究一、实验目的：（1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。
（2）会正确实现闭环负反馈。
（3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。
二、实验原理：（1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。
我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。
又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。
所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。
这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。
实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
（2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。
闭环控制可以带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。
自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。
通过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。
（3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。
这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。
本实验也可以认为是一个真实的电压控制系统。
三、实验设备：THBDC-1实验平台四、实验线路图：五、实验步骤：（1）如图接线，将线路接成开环形式，即比较器端接反馈的100KΩ电阻接地。
将可变电阻470KΩ（必须接可变电阻上面两个插孔）左旋到底归零，再右旋1圈。
经仔细检查后上电。
打开15伏的直流电源开关，弹起“不锁零”红色按键。
（2）按下“阶跃按键”键，调“负输出”端电位器RP2，使“交/直流数字电压表”的电压为2.00V。
如果调不到，则对开环系统进行逐级检查，找出原因。
（3）先按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为2.00V 的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2圈、4圈、8圈依次检测，填表（4）正确判断并实现反馈！（课堂提问）再闭环，即反馈端电阻100KΩ接系统输出。
（5）先按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为2.00V 的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2圈、4圈、8圈依次检测，填表要注意在可变电阻为8圈时数字表的现象。
并用理论证明。
（6）将比例环节换成积分调节器：即第二运放的10KΩ改为100KΩ；47KΩ可变电阻改为10μF电容，调电位器RP2，确保空载输出为2.00V时再加载，测输出电压值。
六、报告要求：（1）用文字叙说正确实现闭环负反馈的方法。
答：闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈。
实现的方法是：将信号的正向通道与反馈通路构成闭合回路，如果输入信号增加，测量反馈信号，若增加，就将输入信号与反馈信号构成减法电路实现。
反之构成加法电路实现。
（2）说明实验步骤（1）至（6）的意义。
答：第一步：接线，首先是按照设计好的系统图将各个原件连接成模块，然后将各个模块连接起来。
第一步连接之后，将线路接成开环形式，即第一个环节的比较器接反馈的100KΩ电阻接地，为下一步的开环实验作出准备。
在第一步接线中，接入的是可变电阻470KΩ是用来调整开环增益的，为后面步骤中测量不同增益下稳态误差的变化。
打开15 伏的直流电源开关，用于系统供电。
弹起“不锁零”红色按键，这是因为实验中需要使用电容，“锁零”使得电容不起作用，因此应该放到“不锁零”上。
第二步：按下“阶跃按键”键，这一动作是给系统一个阶跃输入，本实验主要考察电压控制，即系统在直流阶跃输入作用下的输出。
调“负输出”端电位器RP2，使“交/直流数字电压表”的电压为2.00V，这是作为系统的空载输出。
当无法调节到2.00V 时，应仔细检查系统连接。
主要可能出错的原因大致如下：运放前后的电阻阻值接入错误，使得前级输出电压放大倍数过高，直接导致后面环节运放饱和。
接入的电容出现错误，或者是电容损坏，导致电路没有放大能力。
除此，还有可能是元器件本身就已经被损坏。
第三步：按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为2.00V 的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2 圈、4 圈、8 圈依次检测，这一步主要是测量开环状态下，添加负载扰动前后的输出变化，观察系统对扰动的调整情况。
从测量数据看，输出电压随扰动变化很大，一个好的系统应该具有良好的扰动能力，即在扰动情况下的输出变化很小，理想的系统在扰动下输出不发生变化，通过这一步骤，也能说明开环系统不是一个好的系统。
第四步：将系统改接成为闭环反馈系统，在闭环反馈的情况下，进行后面的实验，观察闭环反馈调节起到的作用。
第五步：按表格调好可变电阻47KΩ的圈数，再调给定电位器RP2，在确保空载输出为 2.00V 的前提下，再加上1KΩ的扰动负载，2 圈、4 圈、8 圈依次检测，通过以上调整和测量，验证了在闭环反馈的作用下，系统的抗扰动能力变强。
第六步：将比例环节换成积分调节器：即第二运放的10KΩ改为100KΩ；47KΩ可变电阻改为10μF 电容，调电位器RP2，确保空载输出为 2.00V 时再加载，测输出电压值。
这一步是实验观察积分调节器的调节性能，可以通过实验验证积分调节器的性能明显比比例调节器好，输出更加稳定。
（3）画出本实验自动控制系统的各个组成部分，并指出对应元件。
答：系统：被控对象：调节环节：当换成积分调节器时，调节环节是10μF 的电容扰动：扰动是负载RL反馈：由于本系统中全部是电信号，因此没有用到传感器，反馈是一根导线设定电压：（4）你认为本实验最重要的器件是哪个？意义是什么？答：根据老师上课所讲和自己所学，我认为本实验最重要的器件是调节环节的器件。
在前面两个小实验中，开环和闭环下的调节环节都是47K 的可变电阻，因此，在前两个小实验中47K 可变电阻是实验中最重要的器件。
在第三个小实验中，调节环节变成了积分调节器，因此10μF 的电容式实验中最重要的器件。
调节环节在系统中起到了调节增益的作用，通过调节环节的作用，系统的放大倍数在改变。
调节器本身就是控制系统的一个非常重要的环节，如果没有调节器，只有反馈环节，系统将无法达到控制调节的目的，系统在反馈之后主要依赖于调节器对变化量的调节，达到稳定输出的目的，因此调节器这部分是最重要的。
而且，调节器也是控制的主要体现方面（5）写出系统传递函数，用稳定判据说明可变电阻为8圈时数字表的现象和原因。
答：每一个模块的传递函数如下：比例环节：惯性环节：反馈环节：H（s）=1，所以，系统的传递函数：将上面的各个模块的传递函数代入，化简后得到下面的系统传递函数：根据劳斯判据若系统稳定，则第一列全为正数：0.345 -0.0283719(1+5.1K）>01+5.1K>0求出K的范围为：2.19 >K> -0.196Kp=5.1K-1<Kp<5.1×2.19=11.17故满足以上条件时，系统才稳定。
当旋转8圈时，Kp=19.2>11.17，故系统的传递函数在复平面右边平面出现了根，因此系统不稳定，由于运放有饱和电压，输出并不会趋于无穷大，而是在一定范围内振荡。
（6）比较表格中的实验数据，说明开环与闭环控制效果。
答：开环控制下，由于不对扰动进行调整，因此控制效果很差，仅仅靠运放稳压调节是不能够达到稳定输出的目的，因此，在空载和负载下输出值有很大的变化。
闭环控制下，系统通过反馈，能够将扰动带来的变化量减小甚至理想情况下消除，达到稳定输出的目的。
通过实验数据，可以看出在闭环反馈情况下系统输出有了明显改善，尤其是在积分调节器的作用下，系统输出稳定性很高。
但闭环控制也有缺陷，就是开环增益受到限制，开环增益不能够无限大，当开环增益超过一定的限度时，就会产生振荡。
（7）用表格数据说明开环增益与稳态误差的关系。
答：根据所测数据，我们得出：开环增益越大，稳态误差越小，但开环增益达到一定大小后，系统就会产生振荡。
从理论上分析，对于本实验的系统，0 型系统，阶跃信号作用下的系统的稳态误差和开环增益的关系如下：七、预习与回答：（1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？答：负反馈闭环，就是要求输入和反馈的误差相抵的情况，并非单纯的加减问题。
因此，实现负反馈，我们需要逐步考察系统在输入端和反馈端的变化情况，根据变化量决定是相加还是相减（2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？答：前部分是不会产生变化，即扰动的影响很大部分是加载在后面部分，因此，系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，因此，会偏离空载时的2V 很多。
闭环下，当系统出现扰动，由于反馈，扰动产生的影响也被反馈到了输入端，因此，系统从输入部分就产生调整，在调整下系统的偏离程度会减小，因此，闭环的电压值更接近2V。
（3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？答：控制系统中，我认为主要设计调节环节，以及系统的整体规划。
对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。
