智能UPS控制技術(shù)研究

1、智能ups控制技術(shù)研究在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)迅猛進(jìn)展的推進(jìn)下，為確保在舉行信息資源分享時所獲得的數(shù)據(jù)、文件和圖形等資料具有高度的真切牢靠性、延續(xù)性和高保真度ups(不間斷電源)正越來越廣泛地被應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。同時，隨著信息技術(shù)的進(jìn)展，智能信息處理以及基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控等新技術(shù)逐步應(yīng)用于ups中，構(gòu)成了全智能化的ups系統(tǒng)，便利了用戶、提高了牢靠性。本文著重介紹ups控制技術(shù)，分析了ups的pid控制技術(shù)的特性并深化分析了基于pid控制和重復(fù)控制的復(fù)合控制策略。2 控制策略概述ups的數(shù)字控制技術(shù)成為了當(dāng)前逆變器討論領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)，浮現(xiàn)了多種逆變器數(shù)字化控制辦法，包括數(shù)字pi

2、d控制、狀態(tài)反饋控制、無差拍控制、重復(fù)控制、含糊控制等，有力地推進(jìn)了ups技術(shù)的進(jìn)展。每一種控制計劃都各有其長短。某些控制辦法雖然具有較好的動態(tài)響應(yīng)速度，但穩(wěn)態(tài)輸出諧波失真度又達(dá)不到要求；某些控制辦法雖然同時具有較高的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)精度，但它對參數(shù)變幻很敏感，魯棒性不好；某些控制辦法有很好的穩(wěn)態(tài)精度，但動態(tài)響應(yīng)效果卻很差；某些控制辦法受硬件水平的限制，目前還不能得到很好的應(yīng)用。因此，一種必定的進(jìn)展趨勢是各種控制計劃相互滲透，互相取長補(bǔ)短，構(gòu)成復(fù)合的控制計劃。3 數(shù)字pid控制在ups逆變器控制中，最常用、最容易的辦法是pid控制，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方式包括電壓瞬時值反饋控制和電壓雙閉環(huán)反饋控制，圖1所示為電

3、壓瞬時值反饋控制。圖1 ups逆變器數(shù)字pid控制電壓瞬時值反饋的控制策略優(yōu)點(diǎn)是只用法了一個電壓，缺點(diǎn)是系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性不好，跟蹤特性不是很好, 波形質(zhì)量欠佳。圖2為采納此控制辦法在10kva逆變器上帶容性負(fù)載時的輸出電壓波形。從圖中可以看出波形失真度較大，難以滿足高質(zhì)量電源的要求。圖2 帶感性負(fù)載電流為33a和20a時電壓波形充實(shí)電壓源逆變器的動態(tài)特性的辦法之一是增強(qiáng)一個電流閉環(huán)。在這種控制策略中，濾波的電流（也就是輸出電壓的微分）作為一個反饋?zhàn)兞恳氲娇刂葡到y(tǒng)中，達(dá)到充實(shí)輸出波形質(zhì)量，它必需用法一個來檢測濾波電容電流，增強(qiáng)了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。4 基于pid控制和重復(fù)控制的復(fù)合控制逆變器控

4、制器是一個參考給定呈正弦變幻的調(diào)整系統(tǒng)，而不是一個恒值給定的調(diào)整系統(tǒng)。同時，系統(tǒng)的擾動即負(fù)載電流，也不是一個恒值擾動，當(dāng)接線性負(fù)載時，負(fù)載電流呈正弦變幻；而當(dāng)帶非線性負(fù)載時，電流按非正弦邏輯變幻。針對正弦命令的無靜差跟蹤問題，可以在控制器中植入一個與參考給定同頻的正弦信號模型。（1-1）其中為正弦命令的角頻率?？梢则?yàn)證，當(dāng)命令和擾動都以角頻率做正弦變幻時，一個穩(wěn)定的包含（1-1）所示內(nèi)模的調(diào)整系統(tǒng)是無靜差的。然而這只是在假定為線性負(fù)載的條件下得到的結(jié)論。實(shí)際負(fù)載要比這復(fù)雜的多，而且大多為整流性負(fù)載。這樣的負(fù)載電流是非正弦的，其中包含了基波以及基波頻率整數(shù)倍的多重諧波。因此實(shí)際的擾動頻率成分是很

5、豐盛的，假如對全部的這些頻率的擾動均實(shí)現(xiàn)無靜差，植入正弦信號內(nèi)模的辦法就不適合了。擾動信號都有一個共同特征，即在每一個基波周期都以相同的波形重復(fù)浮現(xiàn)。因此，基于內(nèi)模原理的重復(fù)控制可采納如下的一種“重復(fù)”內(nèi)模。其傳遞函數(shù)為：（1-2）其中l(wèi)為逆變器輸出基波周期。將其離散化，得到延遲一個周期的正反饋環(huán)節(jié)。這一延遲環(huán)節(jié)正是重復(fù)控制的致命缺點(diǎn)，它對跟蹤誤差的調(diào)整作用滯后一個工頻周期。因此考慮將pid控制方式與重復(fù)控制方式結(jié)合在一起，形成了基于pid和重復(fù)控制的新型ups逆變器波形控制辦法，利用重復(fù)控制充實(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出波形質(zhì)量，利用數(shù)字pid控制提高系統(tǒng)的動態(tài)特性，使系統(tǒng)兼具良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。前饋

6、控制的目的是充實(shí)數(shù)字pid控制器的控制效果，進(jìn)一步減小動態(tài)過程中輸出電壓的波動和波形畸變，充實(shí)數(shù)字pid控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。離散重復(fù)控制器,用來消退系統(tǒng)的周期性跟蹤誤差，減小ups逆變器帶非線性整流負(fù)載時的輸出電壓波形畸變。數(shù)字pid控制器，作用是對輸出電壓跟蹤誤差舉行實(shí)時調(diào)節(jié)，減小系統(tǒng)受到干擾時的輸出電壓波動和畸變。控制框圖3所示。圖中主要環(huán)節(jié)介紹如下：1）zn ：周期延遲環(huán)節(jié)，使本周期誤差信息從下一周期開頭影響矯正量。2）q(z) ：為克服對象模型不精確，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性而設(shè)置的?？扇∫粋€小于1的常數(shù)。3）s(z) ：補(bǔ)償環(huán)節(jié)，用于改造對象特性。4）zk ：相位補(bǔ)償，滿足系統(tǒng)頻率響應(yīng)要求。5）a ：比例因子。用來維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖3基于pid控制和重復(fù)控制的復(fù)合控制框圖5 試驗(yàn)結(jié)果依照上述模型，用simulink可初步確定控制器的參數(shù)，開頭用較保守的參數(shù)在10kva的逆變模塊上實(shí)驗(yàn).，調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)達(dá)到較好的靜動態(tài)特性。系統(tǒng)參數(shù)為：輸入直流電壓為200v、輸出頻率50hz、開關(guān)頻率19.6hz、濾波120uh、濾波電容15uf。圖4左為帶阻性負(fù)載，電流為36a時的電壓電流波形；右為帶整流性負(fù)載，電流為20a時的電壓電流波形。圖4 帶阻性、整流性負(fù)載時電壓電流波形圖從以上兩圖可以看出，基于pid控制和重復(fù)控