主要内容

为三相整流器设计PID控制器使用闭环PID自动调谐块

这个示例使用:

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这个例子展示了如何使用闭环PID自动调谐块调整直流环节电压、DQ轴电流和电压中性Vienna-rectifier-based功率因数校正器的控制器。

功率因数修正模型

下面的例子使用了功率因数校正电路中描述维也纳整流器控制(Simscape电气)。功率因数校正preconverters正确的负载的功率因数,从而提高能源效率的分配制度。这个修正是有用的非线性阻抗时,如开关电源,连接到交流电网。

这个模型使用一个维也纳整流器和开关电源三相120 v交流电源转换为400 v直流供电监管。确保设备on-resistances正确代表,半导体组件建模使用场效应管而不是理想的开关。模型模拟配置为使用分区求解器在加速器模式下运行。

open_system (“PWM_Rectifier_Vienna_SC”)

DQ-Axis电流控制

对于这个示例,维也纳整流器的DQ-axis控制器建模为下图所示。

DQ-axis控制时间,三相流转换为定常,使用预测二坐标向量。这些转换的克拉克变换,公园的转换,和各自的反向转换。这些转换是在测量子系统实现为块。保持功率因数接近于1,来自电网的无功功率应该是接近于零。因此,指挥一个零Q-axis电流从控制器使功率因数接近1。

在模型中,控制器有以下收益:

  • 直流环节电压PI控制器:P = 2和我= 20

  • 两个DQ-axis电流PI控制器:P = 5 = 500

  • 电压中性P控制器:P = 0.001

控制器增益是存储在一个数据存储内存块和提供外部PID块。当完成一个控制器的优化过程,新的调整收益被写入数据存储内存块。这种配置允许您更新控制器的增益在实时仿真。

对于本例,您重新调整这些控制器使用闭环PID自动调谐块。

闭环PID自动调谐块

闭环PID自动调谐块允许你调整一个PID控制器。它注入核电站正弦扰动信号输入输出和措施产生的植物在一个闭环实验。实验停止时,块计算PID收益基于植物的频率响应估计少数点附近所需的带宽。维也纳整流器模型的闭环PID自动调谐块可用于每一个控制器,为下面的直流环节电压回路如图所示。

这个工作流程适用于当你最初的控制器,你想重新调整使用闭环PID自动调谐块。这种方法的好处是:

  1. 如果有一个意想不到的障碍在实验中,它是被现有的控制器,以确保安全运行。

  2. 现有的控制器使其名义操作点附近的工厂运行通过抑制扰动信号。

当使用闭环PID自动调谐块模拟和实时应用程序:

  • 工厂必须是渐近稳定(所有波兰人严格稳定)或整合。自动调谐块不使用一个不稳定的植物。

  • 反馈回路与现有的控制器必须稳定。

  • 估计工厂实时频率响应更准确,减少任何干扰的发生在维也纳整流器模型实验。自动调谐块期望植物输出注入扰动信号的响应。

  • 因为关闭反馈回路实验期间,现有的控制器抑制注入扰动信号,从而降低频率响应的准确性评估当你的目标带宽是远离当前的带宽。

调优级联反馈回路

自闭环PID自动调谐块只曲子一个PID控制器,模型中的四个控制器必须单独调整。因此,您调整内部电流控制器第一,紧随其后的是直流环节电压控制器,然后中性的电压控制器。

在模型模拟:

  • D-axis电流控制器调之间的0.65和0.75秒。

  • Q-axis电流控制器调之间的0.8和0.9秒。

  • 直流环节电压控制器是0.95和1.45秒之间调整。

  • 中性的电压控制器是1.7和1.72秒之间调整。

优化后的每个控制器,控制器通过更新数据存储内存块。

配置自动调谐块

连接后闭环PID自动调谐块植物和PID块,配置调优和实验设置。在调优选项卡中,有两个主要的优化设置:

  • 目标带宽——决定你想让控制器响应速度。在本例中,选择3000 rad /秒的电流控制,直流环节电压控制400 rad / s,和20000 rad / s中性的电压控制。

  • 目标阶段保证金——决定了健壮的你想要控制器。在本例中,选择60度的控制器。

在实验选项卡中,有三个主要的实验设置:

  • 植物类型——指定工厂是否渐近稳定或整合。在这个例子中,维也纳整流器模型是稳定的。

  • 工厂签字——指定工厂是否有一个积极的还是消极的信号。植物信号是积极的,如果一个积极的改变植物输入标称操作点的结果在一个积极的改变在植物工厂时的输出达到一个新的稳定状态。否则,工厂符号是负的。如果一个工厂是稳定的,植物是相当于直流增益的迹象。如果整合植物,植物符号为正(或负)如果植物产量不断增加(或减少)。在这个例子中,维也纳整流器模型有一个积极的迹象。

  • 正弦振幅——指定注射正弦波的振幅。在这个例子中,以确保工厂正常兴奋在饱和极限,选择0.6D-axis控制器,0.19Q-axis控制器,1直流环节电压控制器,0.01中性的电压控制器。如果激励幅度太大或太小,它将产生不准确的频率响应估计这些实验的结果。

在加速器模拟自动调谐块模式

在这个例子中,维也纳整流器模型在加速器运行模式和所有四个控制器调在一个模拟。模型的模拟通常需要几分钟由于小样本的电力电子控制器。

调整控制器、模拟模型。

sim卡(“PWM_Rectifier_Vienna_SC”)
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以下图表显示了直流环节电压概要文件在电流和电压控制器优化从0.65到1.45秒。它也显示了不平衡负荷的引入在1.5秒和随后的电压中性控制器调整为1.7秒。

open_system (“PWM_Rectifier_Vienna_SC /范围/范围”)

四个控制器调整与新收益。

  • 直流环节电压PI控制器:P = 0.7386 = 135.6

  • D-axis电流PI控制器:P = 8.407 = 1127

  • Q-axis电流PI控制器:P = 11.91 = 3706

  • 电压中性P控制器:P = 6.628

以下图表显示了直流环节电压响应相比,参考之前和之后的优化控制器。原控制器(红色)无法维持直流母线电压不平衡负荷的介绍后0.7和1.1秒。另一方面,自动调谐控制器减少上升时间以最小的过度和良好的沉淀时间稳态值。

另请参阅

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