用闭环PID自整定块设计三相整流器的PID控制器
这个例子展示了如何使用闭环PID自动调谐块来调整直流链路电压，DQ轴电流和电压中性控制器的维也纳整流器为基础的功率因数校正器。
功率因数校正模型
这个例子使用功率因数校正电路描述维也纳整流器控制(Simscape电气)．功率因数校正预变换器对负载的功率因数进行校正，提高了配电系统的能效。当非线性阻抗(如开关电源)连接到交流电网时，这种校正是有用的。
该型号使用维也纳整流器和开关电源将三相120V交流电源转换为稳压400V直流电源。为了确保器件的导通电阻被正确地表示出来，半导体元件使用mosfet而不是理想的开关进行建模。模型模拟被配置为使用分区求解器在加速模式下运行。
open_system (“PWM_Rectifier_Vienna_SC”)
DQ-Axis电流控制
对于本例，维也纳整流器的dq轴控制器建模如下图所示。
在dq轴控制中，时间相关的三相电流通过投影转换成一个时不变的两坐标矢量。这些变换是克拉克变换，帕克变换，以及它们各自的逆变换。这些转换是作为measurement子系统中的块实现的。为了使功率因数接近1，从电网抽取的无功功率应该接近零。因此，从控制器命令q轴电流为零可以使功率因数接近1。
在模型中，控制器的增益如下:
直流链路电压PI控制器:P = 2, I = 20
dq轴电流PI控制器P = 5, I = 500
电压中性P控制器:P = 0.001
控制器增益存储在数据存储内存块中，并从外部提供给每个PID块。当控制器的调优过程完成时，新的调优增益被写入数据存储内存块。此配置允许您在模拟期间实时更新控制器增益。
对于本例，您使用闭环PID自动调谐块重新调整这些控制器。
闭环PID自动调谐块
闭环PID AutoTuner块允许您一次调整一个PID控制器。它在植物输入中注射了正弦扰动信号，并在闭环实验期间测量所得到的植物输出。当实验停止时，块基于在所需带宽附近的少量点估计的工厂频率响应来计算PID增益。对于该维也纳整流器模型，闭环PID自动箱块可用于每个控制器，如下面的直流链路电压环所示。
这个工作流适用于当你有初始控制器，你想使用闭环PID自动调谐块重新调整。这种方法的好处是:
如果在实验过程中出现意外干扰，现有控制器将其排除，以保证安全运行。
现有的控制器通过抑制摄动信号使电厂在其标称工作点附近运行。
使用闭环PID AutoTuner块进行模拟和实时应用程序：
该植物必须是渐近稳定的(所有极点都是严格稳定的)或积分。自动调谐器块在不稳定的设备上不起作用。
已有控制器的反馈回路必须是稳定的。
为了实时准确地估计植物频率响应，在实验期间最小化维也纳整流器模型中任何干扰的发生。AutoTuner块期望工厂输出仅是对注入的扰动信号的响应。
由于在实验过程中反馈回路是封闭的，现有的控制器也抑制了注入的扰动信号，降低了目标带宽远离当前带宽时频响估计的准确性。
级联反馈环路调谐
由于闭环PID自动调谐块一次只调谐一个PID控制器，四个控制器必须在模型中分别调谐。因此，首先调整内部电流控制器，然后是直流链路电压控制器，然后是电压中性控制器。
模型仿真过程中:
d轴电流控制器在0.65和0.75秒之间调谐。
q轴电流控制器在0.8和0.9秒之间调节。
直流链路电压控制器在0.95和1.45秒之间调谐。
电压中性控制器在1.7和1.72秒之间调谐。
在调优每个控制器后，通过数据存储内存块更新控制器增益。
配置自动调谐块
将闭环PID自动调谐模块与植物和PID模块连接后，为每个模块配置调谐和实验设置。在调优选项卡，有两个主要的调优设置:
目标带宽- 确定您希望控制器响应的速度快。在此示例中，为电流控制的电流控制，为DC-Link电压控制的电流控制，400 rad / s，以及电压中性控制的20000 rad / s。
目标阶段保证金-确定您希望控制器的健壮程度。在本例中，为所有控制器选择60度。
在实验表中，主要有三种实验设置:
植物类型-指定该植物是否渐近稳定或积分。在这个例子中，维也纳整流模型是稳定的。
工厂签字-指定植物是正号还是负号。如果当设备达到新的稳定状态时，在标称工作点上设备输入的正变化导致设备输出的正变化，则设备符号为正。否则，植物符号为负。如果一个植物是稳定的，植物的符号等于它的直流增益的符号。如果一个植物在进行积分，如果植物产量持续增加(或减少)，那么植物符号是正的(或负的)。在这个例子中，维也纳整流模型有一个正的植物标志。
正弦振幅—输入正弦波的振幅。在这个例子中，为了确保工厂在饱和限制内被适当地激发，选择
0.6对于d轴控制器，0.19对于q轴控制器，1用于直流链路电压控制器，和0．01用于电压中性控制器。当激励幅值过大或过小时，这些实验的频响估计结果都是不准确的。
在加速模式下模拟自动调谐器模块
在本例中，维也纳整流模型在加速器模式下运行，所有四个控制器在一个仿真中进行调谐。由于电力电子控制器的采样时间小，模型的仿真通常需要几分钟的时间。
为了调整控制器，模拟模型。
sim卡(“PWM_Rectifier_Vienna_SC”)
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下图显示了在电流和电压控制器从0.65到1.45秒调谐期间的直流链路电压剖面。它还显示了在1.5秒引入的不平衡负载和随后的电压中性控制器在1.7秒的调谐。
open_system (“PWM_Rectifier_Vienna_SC /范围/范围”)
四个控制器用新的增益进行了调整。
直流链路电压PI控制器:P = 0.7386, I = 135.6
d轴电流PI控制器:P = 8.407, I = 1127
Q轴电流PI控制器：P = 11.91和i = 3706
电压中性P控制器:P = 6.628
下面的图表显示了在调整控制器之前和之后与参考相比较的直流链路电压响应。原来的控制器(红色)在引入不平衡负载后无法维持直流链路电压在0.7和1.1秒。另一方面，自调谐控制器以最小的超调量减少上升时间，并有一个良好的稳定时间到稳态值。
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