Boost电路PI参数计算

4.3.1Boost稳压输出由于本系统中存在两种工作模式，经研究发现，两种工作模式控制方式的不同最终体现在对逆变器的控制上，因此在设计控制算法时，将前级Boost升压与后级的逆变分开处理，即前级Boost电路的作用就是保证直流母线电压恒定，为实现该目标，前级Boost的稳压输出采用经典控制中的PI控制算法，设计中采用了增量式PI控制算法，增量式PID公式为：)2()(211nnnDnInncneeeKeKeeKP（4-1）其中KI为积分系数，KD为微分系数，本系统只使用了PI控制，因此微分系数为零，因此整理后的增量式PI为：nInncneKeeKP)(1（4-2）为减小超调，提高调节速度，设计时给系统增加了一个前馈环节。因此，本系统PI控制的公式为：11)(nnInncnPeKeeKP（4-3）PI控制是工业应用非常广泛的控制算法，但是PI参数的选择是比较令人头痛的事情，大多数在确定参数时采用试凑与经验相结合方式。本设计结合该系统的控制特点，给出了PI参数范围确定的比较好的试凑方法。下面以Boost电路为例，通过PI控制实现电压输出的稳定。额定输入电压：24V输入电压：21.6V—28.8V输出电压：85V工作频率：15K控制器：DSP28035具体选择如下（其中D为DSP中设置的升压比）：（1）选取软启动最优工作点由于Boost电路在实际带载时，输出电压要低于理论计算值，因此确定最小占空比D为：338.0858.28VVD（4-4）因此在D初始化时为0.80，软启动过程完成后，D的值为0.338。（2）判断控制器的调节精度DSP工作频率为15K，设置的DSP中PWM比较器的周期值为1000，因此Boost电路在调节时的精度为0.001De，所以Boost调节的最大误差为（假设此时的D=0.2）：max21.621.60.50.20.201VVeV（4-5）最小误差为（假设此时的D=0.28）：min28.828.80.40.270.271VVeV（4-6）即在输入直流电压波动范围内输出稳定时，调节误差在0.4V—0.5V的范围内。（3）寻找合适pK通过计算可得系统在软启动后的最大误差为：VVVVVE216485338.06.2185max（4-7）因此在选择pK时需要考虑最大误差maxE和电路调节精度De，由于此时的调节步长为21.6/0.321.6/0.2990.24VVV，所以在选择时0875.0001.0*24.0/21D，因此00417.021/0875.0Kp。因此可以得到pK的大致范围。（4）寻找合适IK由于积分环节的作用是消除静态误差，而在使用增量式PI计算时，IK与e(k)相乘而pK与e(k)-e(k-1)相乘，一般情况下，pK其主要调节作用，因此IK一般比pK小一至两个数量级，然后逐渐加大，通过实验很容易找到合适的IK。（5）调节周期的选择，一般情况下，调节周期太小会由于系统D参数修改不及时而导致超调，调节周期太大又会由于硬件电路的时延使采集数据不准确。因此在控制时需要根据自己硬件电路的情况选择合适的调节周期。我们在实验时，调节周期为50ms-500ms。该计算过程只是提供一种确定PI参数选取范围的方法，在应用中仍需要通过实验对其进行调整。图4.4为PI调节子函数和PI参数参考范围计算程序，其中需要说明的是由于积分环节的引入，容易产生积分饱和现象，因此对PI调节的输出结果进行了限幅处理。图4.4PI调节子程序与PI参数参考值计算程序