电力电子PI调节综述

  1. 不论各种DCDC,ACDC,DCAC都是一种自动控制系统。
  2. 自动控系统本质是一个负反馈闭环系统,其不稳定条件是 被控对象传递函数和反馈环节传递函数的相位和等于180度,并且二者幅值相乘大于1.
  3. 对于一个一阶系统,因为只有一个极点,其最大相位滞后为90度,频率越高,相位滞后越大,最大无限逼近90度
  4. PI调节器的相位滞后最大也是90度,但是频率接近0HZ的时候,无限趋近90度,频率越大,相位滞后越小,相位随频率变化趋势和一阶二阶系统相反,这是PI调节器能够用来稳定系统的根本保证。
  5. 那么用PI调节其调节一阶系统,理论上总是稳定的,实际也很容易稳定,因为理论上二者相位相加不会达到180度
  6. 对于二阶系统,因为只有2个极点,其最大相位滞后为180度,频率越高,相位滞后越大,最大无限逼近180度
  7. 那么用PI调节其调节2阶系统,就是要设计PI调节器,使调节器和被控传递函数的开环穿越频率较低,远离相位接近180的频率区域,当频率小于等于穿越频率的时候,二者相位和远远小于180度,系统稳定,大于穿越频率的时候,二者幅值乘积小于1,系统也是稳定的。 其本质就是降低了系统带宽,减慢了自动控制系统的纠正偏差的速度,换取了稳定性。
    所以,开关电源单电压环路因为使2阶系统,所以调节稳定,难度就大一些。
  8. 电力电子中,一般采用电压电流双环,原因是电流内环,传递函数是一个纯积分系统,相位固定滞后90度,用PI调节,很容易稳定,带宽也可以做的很大。
    电压外环被控对象是电流内环的输入,其传递函数退化为一个一阶系统,所以使用PI调节也很方便。
    这就是电压电流双环调节比较常用的原因。
  9. 在一些特殊场合会使用单电压环路,此时可以采用type2矫正系统,进行相位提升。
  10. 对于BOOST,BUCK BOOST还有一个右半平面0点问题,需要额外关注。