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小说回程转换器使用PID控制器的设计

Subhrajyoti Modak1Goutam Kumar熊猫2Pradip Kumar萨哈3Das, Sankar4
  1. PG学生(电力电子和驱动器),EE称,Jalpaiguri政府。工程大学(自治),Jalpaiguri,印度。
  2. 发自教授和煤斗,EE称,杰尔拜古里政府。工程大学(自治),Jalpaiguri,印度。
  3. 发自教授,EE称,杰尔拜古里政府。工程大学(自治),Jalpaiguri,印度。
  4. 发自教授,EE称,杰尔拜古里政府。工程大学(自治),Jalpaiguri,印度。
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文摘

回程转换器已被广泛使用,因为无关系的简单性和性能优良的多输出的应用程序。他们可以节省成本和体积与其他转换器相比,特别是在温和的低功率应用中. .在回程转换器,采用变压器来实现电隔离和能量储存。模型凌是没有寄生虫以及寄生组件。详细分析,模拟和不同控制策略赋予回程转换器。验证设计和造型在初级阶段,研究变换器在输入交流voltage220V 50 hz和输出直流电压440 v和150 w输出额定功率。仿真结果显示了小涟漪在开环转换器的输出。最后为了评估系统以及控制器的响应,回程转换器模拟使用MATLAB。

关键字
电压模式控制,电流模式控制,不连续导电模式,金属氧化物半导体场效应晶体管。

I.INTRODUCTION
回程转换器是最常用的smp低输出功率应用电路的输出电压需要孤立从输入主要供应。回程smp型电路的输出功率可能会有所不同从几瓦到不到100瓦。这个转换器的整体电路拓扑结构比其他smp相当简单的电路。输入电路通常是不受监管的直流电压整流该实用程序获得的交流电压紧随其后的是一个简单的电容滤波器。电路可以提供单个或多个隔离输出电压,可以大范围的输入电压变化。在节能方面,回程的电力供应是不如其他许多smp电路但拓扑结构简单,成本低廉,使其在低输出功率范围流行。
常用的回程转换器需要一个可控开关,MOSFET和通常的开关频率是100千赫的范围。two-switch拓扑提供更好的能源效率和更少的存在整个开关电压应力但成本越来越电路复杂性也略有增加。
等参数切换频率,失真,损失,谐波生成和响应速度是典型的开发调制策略时必须考虑的问题为特定家族的转换器,直流转换器是一个交流电转换成直流电的装置[1]。这个设备也被称为一个AC DC转换器。直升机可以被视为一种直流相当于交流变压器可转换常数连续形式的转换。像一个变压器,变频器可以用于逐步增加或减少直流电压源。转换器广泛用于控制电动汽车电动机电压的上限电梯、矿山开挖等。其具体特性的精确控制加速效率高和快速动态响应特别描述[1]。
在[2]地址一个新颖的方法来设计和建模的隔离飞回转换器。造型没有寄生虫以及寄生组件。详细分析,模拟和不同控制策略赋予飞回转炉在连续导电模式(CCM)。来验证设计和造型在初级阶段,研究转换器是在CCM操作的输入交流电压230 v在50 hz和输出直流电压5 v和50 w输出额定功率6.0利用PSIM软件。仿真结果显示了小涟漪在开环转换器的输出。最后为了评估系统以及控制器的响应,飞回转炉使用MATLAB模拟。这项工作,突出系统变压器时的造型和促进设计师去当他们需要一个或多个输出150 w对于一个给定的应用程序。
电子电路采用集成电路(IC)固定大小通常需要一个标准的直流电压-18 + 18伏特之间的不同。在一些电子设备可能需要多个输出电源之一。例如,在个人电脑(PC)可能需要±5伏特和±12伏电源。这些直流电源一般提供的标准电源即交流电压115 v / 60 hz或230 v / 50 hz。低输出功率应用程序最首选的转换器是飞回来,这种变换器的优点是输出状态和输入主要供应是完全独立的。Ref。[4]飞回变换器的电路拓扑结构是简单的,如果我们比较它与其他smp电路。输入给转换器通常是不受监管的直流电压通过整流的交流电压,电容滤波器.Fly转换器使用变压器,这样他们可以给单个或多个孤立的输出电压。Ref。[5]如果我们谈论能源效率(η),飞回转炉不好与其他smp电路相比,虽然其拓扑结构非常简单。飞回来可以在两个不同的操作模式:
1。连续导电模式(CCM)
2。不连续导电模式(DCM)
Ref。[1]如果应用程序要求高电压、低电流输出然后DCM主要是推荐的。同时,CCM建议低电压、高电流输出应用Ref [3]。应用程序在处理低电压、高电流,所以我们已经与CCM。本文提出一种简单的方法来设计飞回来与寄生组件转换器。尽管寄生的影响组件可以在低功率应用中可以忽略不计,但当负载电阻变得相当小,这些寄生元素的影响是不容忽视的。我们的方法开始交流230 v的输入转换为不受监管的直流电压,然后提供给转换器电路。Ref。[6]飞回转换器提供了多个隔离输出,因此它是工业应用的首选拓扑。本文用线性电路的基本概念模型转换器。因为转换器转换特征不是一个线性系统,应用线性控制策略系统(植物)必须是线性的。所以经过调制转换器建模成一个线性系统的开关选项。
Ref[7]设计的优化控制器为恒定电压隔离的直流-直流飞回转炉的应用程序。飞回转换器可以加强和降压输入电压,同时保持相同的极性和地面参考输入和输出。在低功率场效应管作为开关设备和高频切换应用程序。这可能指出,作为mosfet的接通和断开时间较低相比其他开关设备,从而降低切换损失。MOSFET的高频率操作减少过滤器组件的大小。这些转换器现在被用于各种各样的应用程序,如开关电源(smp)在裁判等。[7]试图展示设计和调优飞回转炉的恒压输出。
图像
模式的操作和分析:
在回程转换器使用电力变压器一次侧和二次侧之间的隔离。基本上有两种操作方式。
模式1(开关关闭):当开关“年代”,变压器的一次绕组被连接到输入供应的虚线连接到积极的一面。
这个时候的二极管串联的' D '二次绕组被反向偏置,由于感应电压在二级(虚线结束潜在更高)。因此开关打开的“S”,一次绕组能够携带电流但在二次绕组电流阻塞由于反向偏置二极管。通量在变压器铁心和绕组连接完全是由于一次绕组电流。
图像
模式2(开关是打开):当开关打开主电流和磁通滴。二次电压为正,forward-biasing二极管,允许电流从变压器。从变压器铁心能量充电电容器和供给负载。
图像
闭环控制:
这通常也称为自动控制、过程控制和反馈控制等。这里的控制器的目标是提供这样的输入工厂,这样输出y (t)遵循输入r (t)尽可能的价值,随着时间的推移。常见的控制回路的结构和它的组成元素,即控制器、执行机构、传感器和过程本身。除了系统的各点存在的信号也明显。这些包括命令(或者称为设置点或参考信号);外源输入(干扰、噪音)。实现绩效目标的困难主要是由于不可避免的干扰由于负载变化和其他外部因素,以及传感器噪声的复杂性,可能不稳定、不确定性和多样性的植物动力学,以及限制在致动器的能力。大多数工业控制回路命令信号分段恒定信号表明理想水平的过程变量,如温度、压力、流量、水平等,确保产品的质量在连续过程。在某些情况下,比如在运动控制加工的情况下,指令信号可能会根据产品的尺寸不断变化。因此,下面这个命令的输出信号的偏差导致产品质量下降。正是因为这一原因,反馈信号的选择控制器的算法(如P、PI或PID),控制回路结构的选择(正常的反馈回路,级联循环或前馈)以及选择控制器的收益是非常重要的工业机器和过程。 Typically the control configurations are well known for a given class of process however, the choice of controller gains have to be made from time to time, since the plant operating characteristics changes with time. This is generally called controller tuning.
图像

三世。仿真和结果讨论
回程变换器开环控制的仿真。这是一个开环电路反激式变换器的仿真。MATLAB仿真图如图,其电压和电流响应如图描述峰间脉动电压440 v(ΔVO)。自设计方程假设恒定的输入电压和恒定负载在稳态条件下,输入电压的变化将导致产出的波动因此,闭环控制器需要优化的参数以适应负载的恒压输出按要求。
图像
上面的图中显示的仿真图提出了回扫转换器在matlab软件模拟来验证该模型的工作。
图像
参数的值,输入电压(Vin) = 220伏电压,输出电压(电压输出)= 440伏特,开关频率= 25 kHz,电感值= 43.6 mh,滤波电容器= 135μf,因此输出值显示,输出电压的变化,波动更。为了减少波动,我们添加了一个闭环控制器。
图像
回程转换器与模拟PI控制器的模型示意图所示以上图输出电压是感觉到输出电压与输入电压Vref相比。一个错误信号产生处理通过PI控制器产生控制电压。控制电压用于饲料的PWM发生器的控制开关。
PI控制器有两个参数即KP和吻。
图像
图像
回程转换器与PI控制器的模型示意图如图。输出电压的感官输出电压和输入Vref相比。产生一个误差信号处理通过PI控制器产生控制电压。
图像
参数的值,输入电压(Vin) = 220伏电压,输出电压(电压输出)= 440伏特,开关频率= 25 khz,电感值= 47.60 mh,滤波电容器= 600μf,当前= 0.375。
图像
因此输出值显示,输出电压的变化,和波动比较小,和输出以上图所示。
图像
表显示在拍摄的各种价值,沉降时间、上升时间对输出电压的值Kp和Ki不断变化如图所示,和输出电流(我)被视为恒定值0.375。

四。结论
这里高升压电源转换器使用耦合线圈和比例积分控制是模拟。回程转换器的设计进行了恒压应用考虑电感器和电容器的性能参数。回程转换器设计提供400伏特直流150瓦特负载。这个转换器的性能和适用性的基础上,提出了在MATLAB仿真软件仿真。回程转换器用于低功率应用低于150 W和电压低于500 v。注意,核心和一个气隙双打作为一个变压器和输出窒息——拯救一个沉重的和昂贵的组件。现在减少之间的电气连接两个平行的电感和只使用两个L之间的磁耦合的通过有目的地绕组在同一磁芯。这使得两个绕组电感器,分别伤口和互相孤立的电除了常见的磁芯耦合。我们现在失去了共同立场。目前不再流同时在两个电隔离的电感线圈由于核心耦合仅因为小学和中学都有自己的系列开关。 Moreover, these switches can act a complementary fashion so that when one is on the other is off.
并联电容器充电和放电的串联耦合线圈,高升压达到400 v的电压增益。与PI控制变频器的输出电压最小超调,产生一个恒定的输出电流。这些研究可以解决许多类型的问题无论在稳定性,因为我们知道,比例积分控制器是一个家电智能控制器。
在开环系统中,波动更重要的是,当我们增加了一个闭环控制器,输出是恒定的。

引用
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