闭环PID自动调谐ブロックを使用した三相整流器のPIDコントローラーの設計

この例では次を使用します:

この例では,闭环PID自动调谐ブロックを使用して,维也纳整流器ベースの力率修正器の直流リンク電圧、DQ軸電流,電圧ニュートラルコントローラーを調整する方法を示します。

力率修正モデル

この例では维也纳整流器制御(Simscape电气)で说明されている力率修正回路使し修正のは负荷力率を修し，それそれ配をのエネルギーを修ますます。このこの正は。がacグリッドに接続さてているいるにに利です。

このモデルは维也纳整流器とスイッチング電源を使用して,三相の120 v AC電源を400 vの制御された直流電源に変換します。デバイスのオン抵抗が確実に正しく表現されるよう,理想的なスイッチではなくMOSFETを使用してこの半導体コンポーネントがモデル化されます。モデルのシミュレーションは,分割ソルバーを使用してアクセラレータモードで実行されるよう構成されています。

Open_System（“PWM_Rectifier_Vienna_SC”）

DQ-轴の电阻制御

この例では,维也纳整流器のDQ -軸コントローラーが次の図に示すようにモデル化されます。

DQ -軸の制御では,時間依存の三相電流が,投影を使用して時不変の2つの座標に変換されます。これらの変換は,克拉克変換,公园変換,およびそのそれぞれの逆変換です。これらの変換は测量サブシステム内のブロックとして実装されます。力率を1近くに維持するため,グリッドから引き出される無効電力はゼロに近くなる必要があります。したがって,コントローラーからゼロQ -軸電流を指示することで,力率を1近くにできます。

モデルでは,コントローラーには次のゲインがあります。

DCリンク电阻PIコントローラー：p = 2およびi= 20
DQ-轴両方向电阻PIコントローラー：P = 5およびi= 500
電圧ニュートラルPコントローラー:P = 0.001

コントローラーゲインは数据存储内存ブロックに格納されており,外部から各PIDブロックへ提供されます。コントローラーの調整プロセスが完了すると,新規の調整ゲインが数据存储内存ブロックに書き込まれます。この構成ではシミュレーション中にコントローラーゲインをリアルタイムで更新することが可能です。

封闭圈，闭环PID自动箱ブロックを使使してこれらのを再します。

闭环PID自动调谐ブロック

闭环PID自动调谐ブロックでは,一度に1つのPIDコントローラーを調整することができます。このブロックは閉ループ実験の実行中に正弦波摂動信号をプラント入力に挿入し,結果のプラント出力を測定します。実験が停止されると,ブロックは目的の帯域幅付近の少数の点で推定したプラントの周波数応答に基づくPIDゲインを計算します。この维也纳整流器モデルでは,以下の直流リンク電圧ループに示すように,闭环PID自动调谐ブロックはそれぞれのコントローラーで使用できます。

このワークフローは,闭环PID自动调谐ブロックを使って再調整する初期コントローラーがある場合に適用されます。この方法の利点は次のとおりです。

実験中に予予し外乱が生命たた场さ，安全全によりが抑制されれれれれれれれれれれれれれ
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シミュレーションとリアルタイムアプリケーションの両方に闭环PID自动调谐ブロックを使用する場合,次に注意します。

プラントは漸近的に安定(つまりすべての極が厳密に安定)であるか,積分でなければなりません。自動調整器ブロックは不安定なプラントでは動作しません。
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プラントの周波数応答をリアルタイムでより正確に推定するには,実験中に维也纳整流器モデル内のすべての外乱の発生を最小限にします。自動調整器ブロックは,プラント出力が挿入された摂動信号のみへの応答であると仮定します。
実験中はフィードバックループが閉じているため,既存のコントローラーは挿入される摂動信号も同様に抑止します。これにより,ターゲット帯域が現在の帯域から離れている場合に,周波数応答推定の精度が低下します。

カスケードフィードバックループの調整

闭环PID自动调谐ブロックは一度に1つのPIDコントローラーのみを調整するため,モデルにある4つのコントローラーを個別に調整しなければなりません。したがって,まず内部電流コントローラーを調整し,次に直流リンク電圧コントローラーを,その次に電圧ニュートラルコントローラーを調整します。

モデルのシミュレーション中间にののが行われ。

D軸の電流コントローラーは0.65 ~ 0.75秒の間で調整されます。
问軸の電流コントローラーは0.8 ~ 0.9秒の間で調整されます。
直流リンク電圧コントローラーは0.95 ~ 1.45秒の間で調整されます。
電圧ニュートラルコントローラーは1.7 ~ 1.72秒の間で調整されます。

各各の调整后，数据存储记忆ブロックによってコントローラーゲインが新されます。

自動調整器ブロックの設定

闭环PID AutoTunerブロックをプラントとPIDブロックに正式接続接続し，それぞれそれぞれについて调整と実験の设定をししししし[調整]タブには2つの主要な调整设定ありあります。

ターゲットの帯域幅——コントローラーの望ましい応答速度を指定します。この例では、現在のコントロールに 3000 ラジアン/秒、DC リンク電圧コントロールに 400 ラジアン/秒、電圧ニュートラルコントロールに 20000 ラジアン/秒を選択します。

ターゲットの位相余裕——コントローラーの望ましいロバスト性を指定します。この例では、すべてのコントローラーについて 60 度を選択します。

[実験]タブには3つの主要な実験設定があります。

プラントタイプ- プラントが渐近的に安か，またはまたは分であるを指定ますますます。このこの例で，维也纳整流料。
プラントの符号——プラントが正と負のどちらの符号をもつかを指定します。定格操作点でのプラント入力における正の変化によって,プラントが新しい定常状態に達したときにプラント出力に正の変化が生じる場合,プラントの符号は正になります。それ以外の場合,プラントの符号は負です。プラントが安定の場合,プラントの符号はその直流ゲインの符号に等しくなります。プラントが積分の場合,プラントの符号は,プラント出力が増加し続ける場合は正,減少し続ける場合は負になります。この例では,维也纳整流器モデルのプラントの符号は正です。
正弦波振幅——挿入される正弦波の振幅を指定します。この例では、プラントが飽和制限内で適切に励起されているようにするため、D-軸コントローラーに0.6Q -軸コントローラーに0.19特区リンク電圧コントローラーに1，电气ニュートラルコントローラーに0．01を選択します。これらの実験で励起の振幅が大きすぎたり小さすぎたりすると,周波数応答の推定結果が不正確になります。

アクセラレータモードでの自动驾驶员ブロックのシミュレーション

この例では维也纳整流器モデルがアクセラレータモードで実行され,4つのコントローラーすべてが1回のシミュレーションで調整されます。モデルのシミュレーションは,パワーエレクトロニクスコントローラーのサンプル時間が小さいため,通常は数分かかります。

コントローラーを調整するには,モデルのシミュレーションを行います。

sim卡(“PWM_Rectifier_Vienna_SC”）

次のグラフは,0.65 ~ 1.45秒の間の電流と電圧の調整中の直流リンク電圧のプロファイルを示しています。また,1.5秒での不均衡負荷の導入と,それに伴う1.7秒での電圧ニュートラルコントローラーの調整も示しています。

Open_System（“PWM_Rectifier_Vienna_SC /范围/范围”）

4つのコントローラーは新しいゲインで調整されます。

DCリンク电阻PIコントローラー：P = 0.7386およびI= 135.6
D-轴电阻PIコントローラー：P = 8.407およびI= 1127
Q -軸電流πコントローラー:P = 11.91および我= 3706
電圧ニュートラルPコントローラー:P = 6.628

次のグラフは，dcリンク电影応答，コントローラーの调整のでのリファレンスののを示してますコントローラーコントローラーコントローラーますますます。元のコントローラー（赤），0.7秒と1.1，0.7秒と1.1秒でののののででの后，dcリンク电视を维持できません。一方面で，自动调整さたははは最最定常値値に适したた定常定常値整定た整定でででがり间间间せせせせせせせせ