哈斯dina, MathWorks
了解如何自动调整Simscape Electrical™中基于维也纳整流器的功率因数校正器的直流链路电压、dq轴电流和电压中性控制器。使用闭环PID自动调谐块来调整控制器增益,以提供快速和稳定的跟踪直流链路输出电压的负载变化。在闭环装置运行期间,块注入激励信号来估计装置的频率响应。利用得到的频率响应自动计算PID增益。看看如何使用闭环PID自动调谐器块在内部dq轴电流回路,外部直流链接电压回路,和电压中性回路。利用计算得到的PID增益来更新模型中PID控制器的参数。最后,通过闭环仿真验证控制器的性能。
在本视频中,您将看到如何为基于维也纳整流器的功率因数校正器的直流链路电压、中性点电压和电流控制器自动微调控制器环路增益。
在这里的闭环仿真模型中,我们有工厂模型,包含维也纳整流器和开关模式电源,将三相120V交流电源转换为负载的稳压400V直流电源。
这个开关型电源的反馈补偿子系统包含4个控制回路:2个用于跟踪参考DQ轴电流,1个用于跟踪直流链路输出电压,1个中性点电压控制回路用于保持直流链路电容电压。
在这些控制循环的传统调优中,您必须一次手动调优一个循环,这往往是一个困难和耗时的过程。
在Simulink控制设计中的闭环PID自动调谐块将帮助我们简化和加速这一过程金宝app,通过在一个闭环运行的单一桌面仿真中对所有4个PID控制器进行调谐。本质上,它通过注入扰动对DQ轴-电流、输出电压和中性点电压回路进行自动调谐实验;记录输出;估计被控对象的频率响应,调整PI控制器参数。
初始PID控制器增益存储在数据存储内存块不能提供良好的跟踪性能。让我们来检查不同负载下直流链路电压和中性点电压控制器的性能。通过平衡负载,我们看到一个缓慢的上升时间。当稍后引入单独负载时,中性点电压控制器不能像预期的那样工作,导致直流链路电容电压不平衡,导致链路电压偏离参考电压。
为了通过调整控制器回路来改善这些响应,让我们用闭环PID Autotuner块来设置控制器回路。让我们从d轴电流控制环开始。我们将把块置于控制器输出和被控对象输入之间,这允许块在被控对象输入处注入正弦扰动信号,并在闭环实验期间测量被控对象输出。当实验停止时,该模块根据在期望带宽附近的少量频率点上估计的植物频率响应计算PID增益。然后我们可以在各自的PID控制器块中更新这些增益。
在闭环PID自动调谐块的块对话框中,在“调谐”下,我们将设置一个目标带宽约为3000rad/s,目标相位裕度为60度。在“实验”部分,对于当前环路,植物类型是稳定的,带有正号。我们将这些扰动的正弦振幅设置为0.6。设置这个值并没有确切的公式,它必须足够小,不改变操作点,但足够激发系统动力学。让我们选择大约10%的名义控制器输出是在稳定状态。现在,这个区块都准备好了。
类似地,我们将为其他循环添加闭环PID自动调谐器块,并设置调谐要求sn。对于q轴控制器,闭环PID自整定模块的带宽和相位裕度分别为3000rad/s和60°,正弦幅值为0.19。直流链路电压回路的运行速度几乎比电流回路慢10倍,因此带宽被设置为400 rad/s。相位裕度设置为60度,正弦扰动幅度设置为1。最后,中性点电压控制器将带宽、相位裕度和扰动幅值分别设置为20000、60和0.01。
将这些块放置在四个控制器回路中,这些回路的实验启动/停止时间使用这些步骤块设置。待系统达到稳态后,先对电流内环进行实验,然后对直流外链电压环进行实验,最后对中性点电压环进行实验。
根据之前的模拟,系统在0.6秒左右达到稳态。因此,我们将在这个时间点之后顺序地运行实验,首先使用这里的step命令为内部D轴电流控制器从0.65秒到0.75秒运行实验。对于设置实验时间持续时间的保守估计是在设置的带宽上的200。然后我们将在让瞬态稳定后,在0.8秒和0.9秒运行实验后,对q轴电流控制器进行调整。类似地,我们将对从0.95到1.45秒的直流链路电压控制器和从1.7到1.72秒的中性点电压控制器遵循这个方法。
有了这个设置,我们就可以运行模拟了。实验将运行和闭环PID自动调谐块将调整和更新增益,我们在这里看到这些显示块。现在,让我们使用这些新增益再次运行模拟,并查看在负载变化时它的执行情况。
在这里,我们看到控制器的性能如何,初始增益用红色表示,新增益用绿色表示。引入平衡负载后,响应时间有了很大的改善。最后介绍了中性点电压控制器在单个负载下的仿真,与传统的控制器相比,中性点电压控制器在保持电压中性点稳定方面做得很好。
所以,在这个视频中,我们看到了如何使用闭环PID自动调谐块来调整一个维也纳整流器基于功率校正器的控制器环路增益在一个单一的桌面仿真。你也可以从这个块生成C/ c++或PLC代码,并将它部署到硬件,这将允许你在实时自动调整增益,对硬件
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