一种采用模糊PID控制的方法及其应用与流程

本发明涉及不间断电源装置，特别涉及一种采用模糊pid控制的方法及其应用。

背景技术：

1、不间断电源的功率因数校正是指控制调整交流电电流输入的时间与波形，使其输入功率因数提高。不间断电源装置的输入功率因数表征其对电网有功功率的吸收能力及其对电网的影响程度。工业用不间断电源装置，其功率较大，持续运行时间较长，对电网可能影响也更大，需更加关注提高设备输入功率因数。提高不间断电源的输入功率因数不仅可以降低线路损耗、节约电能、消减火灾隐患，还可以减少对电网的谐波污染，提高电网的供电质量，获得较大的经济效益和社会效益。

2、传统的被动式交/直转换器是由桥式整流器和大滤波电容组成，其特点是架构简单成本低，是被动式功率因数校正，功率因数只有0.5-0.7左右。这导致功率因数校正装置运行不稳定，从而导致电网存在安全隐患。

3、因此，发明一种采用模糊pid控制的方法及其应用来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种采用模糊pid控制的方法及其应用，提高工业用不间断电源的输入功率因数，解决背景技术中提到的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种采用模糊pid的控制方法，包括不间断电源功率因数校正装置，其包括交直流变换电路、直流母线电感和电容和buck后极电路，所述buck后极电路由一个结合模糊pid和正弦脉宽调制控制的数字控制装置所控制，且数字控制装置包括

3、对电压实际值uf和电流环信号if的实时采样的信号采样装置；

4、对信号的微分计算的处理器，所述处理器还用于电压和电流模糊pid控制参数表数据存储以及电压和电流pid计算等逻辑运算；

5、正弦脉宽调制控制器，所述正弦脉宽调制控制器对电流pid计算得到的调制比m进行正弦脉宽调整控制，输出主要调节量pwm信号；

6、包含上述装置的采用模糊pid的控制方法，具体步骤如下：

7、s1：计算电压误差eu；

8、s2：计算电压误差的变化率euc；

9、s3：根据电压模糊控制器推理出电压pid控制参数kpu、kiu和kdu；

10、s4：对电压误差eu通过电压pid计算，得到当前控制周期的电流给定值ispt；

11、s5：计算电流误差ei；

12、s6：计算电流误差的变化率eic；

13、s7：根据电流模糊控制器推理出电流pid控制参数kpi、kii和kdi；

14、s8：对电流误差ei通过电流pid计算，得到当前控制周期的调制比m；

15、s9：对产生的调制比m进行正弦脉宽调制，得到脉宽调整信号pwm信号；

16、s10：pwm信号调节驱动buck后极电路，输出稳定的直流电压。

17、作为本发明的优选方案，所述s1中计算电压误差eu包括以下步骤：

18、s1.1：采样电压实际值uf与电压给定值uspt；

19、s1.2：电压给定值uspt和电压实际值uf相减，得到电压误差eu。

20、作为本发明的优选方案，所述s2中电压误差的变化率euc通过对进行电压误差eu进行微分计算得到。

21、作为本发明的优选方案，所述s3中电压pid控制参数kpu、kiu和kdu通过查询电压模糊pid控制参数表结合线性插值法得到。

22、作为本发明的优选方案，所述电压pid控制参数kpu、kiu和kdu具体计算步骤如下：

23、根据工业用不间断电源功率因数校正装置控制规则量化后转化为三个二元的模糊控制决策表，二元的模糊控制决策表的其中一元变量为电压误差eu的数值，二元的模糊控制决策表的另一元变量为电压误差的变化率euc的数值，三个模糊控制决策表分别对应pid控制参数kpu、kiu和kdu；

24、根据电压误差eu和电压误差的变化率euc的数值得到相邻范围pid控制参数kpu、kiu和kdu；

25、利用线性插值法计算得到本周期电压pid控制参数kpu，kiu和kdu。

26、作为本发明的优选方案，所述s5中计算电流误差ei包括以下步骤：

27、s5.1：采样电流环信号if与电流给定值ispt；

28、s5.2：电流给定值ispt和电流环信号if相减，得到电流误差ei。

29、作为本发明的优选方案，所述s6中电流误差的变化率eic通过对进行电流误差ei进行微分计算得到。

30、作为本发明的优选方案，所述s7中电流pid控制参数kpi、kii和kdi通过查询电流模糊pid控制参数表结合线性插值法得到。

31、作为本发明的优选方案，所述电流pid控制参数kpi、kii和kdi具体计算步骤如下：

32、根据工业用不间断电源功率因数校正装置控制规则量化后转化为三个二元的模糊控制决策表，二元的模糊控制决策表的其中一元变量为电流误差ei的数值，二元的模糊控制决策表的另一元变量为电流误差的变化率eic的数值，三个模糊控制决策表分别对应pid控制参数kpi、kii和kdi；

33、根据电流误差ei和电流误差的变化率eic的数值得到相邻范围pid控制参数kpi、kii和kdi；

34、利用线性插值法计算得到本周期电流pid控制参数kpi、kii和kdi。

35、采用模糊pid的控制方法应用于不间断电源的功率因数校正，提高不间断电源装置的输入功率因数，使功率因数校正装置运行更稳定

36、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

37、通过在不间断电源中的功率因数校正模块作为主动式交/直转换器，通过软开关技术不断地进行储能和释放，维持直流输出电压的稳定，为后级模块提供更稳定的电能，采用电压外环电流内环的双闭环控制结构，利用模糊算法来调整pid的响应，驱动pwm信号调节电流基准信号的幅值，得到稳定的直流电压，消除电压波形的振荡，提高不间断电源装置的输入功率因数，使功率因数校正装置运行更稳定，以达到更长的使用寿命。

技术特征：

1.一种采用模糊pid的控制方法，包括不间断电源功率因数校正装置，其包括交直流变换电路、直流母线电感和电容和buck后极电路，其特征在于，所述buck后极电路由一个结合模糊pid和正弦脉宽调制控制的数字控制装置所控制，且数字控制装置包括

2.根据权利要求1所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述s1中计算电压误差eu包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述s2中电压误差的变化率euc通过对进行电压误差eu进行微分计算得到。

4.根据权利要求1所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述s3中电压pid控制参数kpu、kiu和kdu通过查询电压模糊pid控制参数表结合线性插值法得到。

5.根据权利要求4所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述电压pid控制参数kpu、kiu和kdu具体计算步骤如下：

6.根据权利要求1所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述s5中计算电流误差ei包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述s6中电流误差的变化率eic通过对进行电流误差ei进行微分计算得到。

8.根据权利要求1所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述s7中电流pid控制参数kpi、kii和kdi通过查询电流模糊pid控制参数表结合线性插值法得到。

9.根据权利要求8所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，所述电流pid控制参数kpi、kii和kdi具体计算步骤如下：

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种采用模糊pid的控制方法，其特征在于，该方法应用于不间断电源的功率因数校正，提高不间断电源装置的输入功率因数，使功率因数校正装置运行更稳定。

技术总结
本发明公开了一种采用模糊PID控制的方法及其应用，包括不间断电源功率因数校正装置，其包括交直流变换电路、直流母线电感和电容和Buck后极电路，其特征在于，Buck后极电路由一个结合模糊PID和正弦脉宽调制控制的数字控制装置所控制，且数字控制装置包括对电压实际值uf和电流环信号if的实时采样的信号采样装置、对信号的微分计算的处理器和正弦脉宽调制控制器。本发明采用电压外环电流内环的双闭环控制结构，通过模糊算法来调整PID的响应，驱动PWM信号调节电流基准信号的幅值，得到稳定的直流电压，消除电压波形的振荡，提高不间断电源装置的输入功率因数，使功率因数校正装置运行更稳定，以达到更长的使用寿命。

技术研发人员：杨荐
受保护的技术使用者：上海优比施电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12