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APFC电路电压外环中,为什么说给定输出电压减实际输出电压的差值经PI调节输出的是电感电流的幅值指令?

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问题描述

在APFC电路中,电压外环的任务是得到可以实现控制目标的电感电流指令iL*。给定输出电压u0*减去测量到的实际电压u0的差值,经PI调节器后输出电感电流的幅值指令IL*。之后IL*与ud’相乘可得电感电流指令值iL*。请问怎样去理解给定输出电压减实际输出电压的差值经PI调节输出的是电感电流的幅值指令这句话?

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无敌三脚喵·880.00

2017-03-21提问

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简单的说就是逻辑关系,电压可以影响电流。

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  子不语·0.00

2017-03-24回答

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和前面回答另一位题主的问题类似,把我的回答搬过来给题主也参考一下


题主,这个问题在我刚看到控制框图的时候也想过,我来说个比较通俗的理解。


首先,千万别觉得这是因为电路中电压电流的数学关系才使得PI出来是电流量。题主说的肯定是电压外环电流内环的情况,外环PI出来的量是什么主要决定于内环的反馈量是什么。一般这样的双环系统,控稳电压是控制目标,电流内环一般是增加动态响应等用的。如果电压出现偏差,那调节器输出,即电流给定也会相应变化,相应内环电流调节,通过整个负反馈调节后,使得输出电压重新稳定在给定值。建议题主分析个buck变换器的双环控制,比如突加负载,理解输出电压的一个负反馈调节过程。


外环PI出来的量是什么主要决定于内环的反馈量是什么,这句话很重要。在电力电子变换器中,还有一些是三环控制,功率外环,第二环电压环,最内环电流环。那么外环PI出来就是电压,第二环PI出来就是电流,最内环出来就是占空比。在电机中的三环控制,位置环外环,第二环速度环,最内环电流环。同理外环出来是速度量,第二环出来是电流量。


还有一个点必须要注意,就是外环PI出来的量虽然主要决定于内环反馈量,但这个内环反馈量和外环控制量是要有物理联系的。比如电压电流双环控制,电压的调节是可以通过改变电流来实现的;再比如电机的三环控制,电流映射转矩大小,转矩大小映射了转速的变化,转速映射位置变化,即几个环之间是有物理联系的,也不能说内环可以随便乱选择。


希望解释清楚了,好像有点乱 


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  Powerelec·80.00

2017-03-21回答

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我试着说一下个人见解。

首先PFC其实就是要让输入电流跟踪输入电压的相位,这一目标通过电流内环来实现,但只能利用输入电压来确定电流的相位,电流的幅值还得通过其他手段来获取,也就是通过电压外环来获取。
boost电路的输出电压是一个控制目标,想要让输出电压准确地跟踪电压参考值,我们没有办法直接控制输出目标,只能通过一些中间的可控的控制量来间接地达到控制目的,这个中间量就是电感电流。
当输出电压低的时候,我们需要加大电感电流,以增加电感的储能来泵升电压,提高输出电压,反之亦然,这个过程由pi控制器完成。即输出小于参考时,则增大中间的控制量。
pi控制器用来实现无静差跟踪,即通过调节控制量,来实现你的控制目标,也就是输出电压的无静差跟踪。
回到问题本身,为什么电压环的输出是电流指令,因为输出电压是你的控制目标,而这个目标可以通过电感电流的幅值这个中间的可控量来完成,所以电压环的输出就是电流指令。也就是说控制目标环的输出就是影响这个控制目标的中间可控量的指令值。

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  wd123·0.00

2017-03-21回答

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我觉得题主问题理解的瓶颈其实在于自动控制理论,和电力电子无关,和apfc也无关。
为什么这么说呢,因为我觉得这是一个对最常见的双闭环控制系统建立理解的问题。建议回头多翻翻自控书里面的“串级补偿”控制系统补偿设计方法。
如果对单闭环控制系统理解已经到位,那么我这边对于双闭环系统举个不恰当的例子帮助理解。比如你要拿摆在你面前的书,外环是视觉位置环,内环是控制手的神经环。你的眼睛是反馈通道的视觉传感器,大脑给定一个书本位置的参考输入,和现在手的位置作偏差,将这个偏差送入大脑的“高级pid控制器”计算后,给神经系统提供控制手动作的指令。神经系统接收指令后,和手当前的状态作偏差,再次计算出一个控制量,最后告诉肌肉系统(最内环的执行机构)发力,达到神经系统想达到的要求,间接地使手的位置逐渐接近书的目标位置。那么,此处的给神经系统提供的参考指令,就是“电压外环”计算出的控制量------也就是输入给“电感电流内环”的参考指令。


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  一米阳光·370.00

2017-03-21回答

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