比较式(5)和式(6)可以得到所需参数,该式由极点配置方法得到,所以称为极点配置PID参数公式。
本文的移相全桥DC/DC变换器实际电路的具体参数为:输入Uin=140V~200V,输出U0=24V,输出功率P=220W,输出滤波电感L=20μH,输出滤波电容C=2200μF。以上的模型中,等效电阻r的值很难通过理论分析估计出来,考虑到kp、ki不受r影响,所以根据经验取r=0.264 。确定希望的阻尼比 和自然频率Wr,根据二阶系统的阶跃响应曲线可以知道,阻尼比越小,上升时间短,同时系统的超调量也增大,小到一定程度,系统就会出现振荡。观察 从0~1的阶跃响应曲线发现,阻尼比在0.4~0.8之间为佳,此时单位阶跃响应的快速性和振荡性得到兼顾。根据大量的工程经验, =0.707为最佳阻尼比,所以本文中的 选择0.707。Wr的选取根据阻尼比和系统需要的调节时间来确定,本文Wr选取1600rad/s。根据上述参数得到kp=0.24,ki=1274,kd=0.0000165。
5、仿真与实验结果
本文采用单电压环控制,分别在轻载24W和重载216W时测出稳态的输出电压和输出电流,同时进行24W到216W的突加载实验和216W到24W的突卸载实验。
图8给出在输入电压150V时输出功率为216W时稳态的输出电压电流波形。
图8 稳态电压电流输出波形
图9为输出功率24W到216W突加负载时的输出电压电流波形,突加负载时电压有4.8V的跌落,超调量为20%,调节时间需要20ms。
图9 Po:24W→216W电压电流输出波形图
图10 Po:216W→24W电压电流输出波形