[发明专利]一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统

说明书

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统。

背景技术

相对于模拟控制，数字控制具有抗干扰性强、控制策略灵活、便于维护等诸多优势，但数字控制过程同时也存在系统输出占空比受限的缺点，因此，现有数字控制器多采用滞后一拍控制。如图1所示的现有数字控制方框图，系统控制参量给定值X_r与对采样得到的控制参量反馈值X之差作为离散控制器G(z)的输入信号，离散控制器G(z)的输出信号作为当前拍的调制波数值Vr[0]，输入数字控制系统的控制寄存器；控制寄存器对Vr[0]采用滞后一拍的方式进行装载；同时当前拍的调制波数值Vr[0]经过滞后一拍环节z^-1后得到滞后一拍的调制波数值Vr[1]，通过零阶保持器ZOH维持Vr[1]在当前采样周期内数值不变。

上述滞后一拍控制方法虽然解决了占空比受限问题，但是其引入的滞后特性给控制系统的设计带来了新的问题。因此，有必要设计一种数字控制滞后补偿方法，以在保证控制系统稳定裕度、动态特性等的前提下，消除控制系统的滞后特性。

发明内容

有鉴于此，本申请目的在于提供一种滞后补偿控制方法及应用其的数字控制系统，以在保证控制系统稳定裕度、动态特性等的前提下，消除控制系统的滞后特性。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种滞后补偿控制方法，基于一种数字控制系统，所述数字控制系统至少包括离散控制环节G(z)和串接于所述离散控制环节G(z)之后的滞后一拍环节z^-1，所述数字控制系统还包括与所述滞后一拍环节z^-1反向并联的补偿环节；

所述滞后补偿控制方法包括：

确定所述补偿环节的补偿系数K_ZC；

确定所述离散控制环节G(z)的输出信号Ctr_out；

获取所述滞后一拍环节z^-1的输出信号Vr[1]；

根据公式V_r[0]=Ctr_out-V_r[1]*K_ZC计算当前拍调制波数值Vr[0]；

将所述当前拍调制波数值Vr[0]作为滞后一拍环节的输入信号，进行滞后一拍控制。

优选的，所述确定所述补偿环节的补偿系数K_ZC，包括：

确定所述数字控制系统的开环截止频率ω_c；

根据公式φ_z=360ω_c*T_s/(2π)计算所述滞后一拍环节产生的滞后相位φ_z；

根据公式φ_zc=φ₀+φ_z-φ_set确定所述滞后一拍环节z^-1和补偿环节构成的滞后补偿环节G_d(z)产生的滞后相位φ_zc；

根据公式KZC=sin(ωcTs)tanφzc-cos(ωcTs)]]>确定所述补偿系数K_ZC；

其中，φ₀为所述数字控制系统不加所述滞后补偿环节的情况下的相位裕度；φ_set为满足所述数字控制系统控制要求的相位裕度；T_s为所述数字控制系统的控制周期。