一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法技术

一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，首先采样三相负载电压(u

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，属于电力电子技术与控制领域。

技术介绍

[0002]可控硅是一种半控型电力电子元件，具有控制简单、导通电阻小、效率高、耐高温、寿命长等优点，因此被广泛应用于加热炉等商业产品中。然而，常规加热管的阻值通常会随着温度的升高而略有增大，若采用恒流或恒压控制，则会导致输出功率的降低，影响加热效率。同时，由于可控硅输出电压/电流不规则的特点，通常需要采用电流积分法计算其输出功率，该方法响应缓慢，不能及时反映功率的变化。

技术实现思路

[0003]技术问题：针对上述现有技术，提供一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，可以有效解决由于电阻变化导致的功率变化问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：利用数据采样模块(1)检测三相负载(2)电压u
j
与电流i
j
(其中j＝a，b或c)；
[0007]步骤2：利用数据处理模块(3)处理采样得到的电压与电流信号，计算负载功率P；
[0008]步骤3：将给定功率P
*
与负载功率P做差得到功率误差量ΔP，并对ΔP进行微分运算获得功率误差变化率ΔP
e
，将得到的ΔP与ΔP
e
作为输入量输入至模糊控制器(4)；
[0009]步骤4：利用模糊控制器求解导通角增量Δθ，与上一时刻的导通角θ
k-1
求和得到当前时刻的导通角θ
k
控制三相可控硅(5)导通时刻，进而实现负载功率实时跟踪给定功率。
[0010]进一步的，所述的步骤2中的数据处理包括如下步骤：
[0011]步骤A1：利用二阶广义积分器对采样信号进行滤波与重构。具体的，对于采样得到的交流信号k
x
(其中k表示电压u或电流i)，可以利用二阶广义积分器获得一组幅值相等的正交信号与其中，与k
x
同相，而在滞后于输入信号π/2，两者的变换传递函数分别为
[0012][0013][0014]式中，τ为传递函数系数。
[0015]步骤A2：利用步骤A1构建的正交信号计算各相电压与电流的有功分量，然后利用有功分量计算功率。具体的，正交信号与表示为矢量形式k
x
，即
[0016][0017]对于纯阻性负载，电压与电流必然同相位，因此，负载消耗的无功功率为零，则其有功分量为
[0018][0019]进一步的，x相消耗的有功功率可以表达为
[0020][0021]则三相负载消耗的总功率为
[0022][0023]优选的，对于三相负载平衡的情况，可以使用任意一相计算系统总功率，从而降低采样成本，即
[0024][0025]进一步的，所述的步骤4中的模糊控制器包括：变量模糊化(4-1)、知识库(4-2)、模糊推理(4-3)以及反模糊化(4-4)。其中知识库包含以下内容：输入量的模糊论域、输出量相对于输入量变化的控制规律以及输出量的模糊论域。三者分别用于模糊化、模糊推理以及反模糊化过程。具体的，两个输入量ΔP与ΔP
e
以及输出量Δθ的模糊论域分别为
[0026]ΔP∈[-100，100]ꢀꢀꢀ
(8)
[0027]ΔP
e
∈[-300，300]ꢀꢀꢀ
(9)
[0028][0029]输出量相对于输入量变化的控制规律为：当ΔP为正且ΔP
e
为正时，快速减小导通角以快速增加输出功率；当ΔP为正且ΔP
e
为负时，缓慢减小导通角以缓慢增加输出功率；当ΔP为负且ΔP
e
为正时，快速增大导通角以快速降低输出功率；当ΔP为负且ΔP
e
为负时，缓慢增大导通角以缓慢降低输出功率；当ΔP为零且ΔP
e
为零时，不改变导通角以维持输出功率。
[0030]采用本技术方案的有益效果：本专利技术运用模糊控制理论实现功率的有效控制，克服了传统PI控制的缺点，如响应速度慢、有静差等，同时，提供的功率计算方法更加易于数字实现，能够实时计算负载功率，有利于功率的快速跟踪，实现负载功率恒定，提高系统的稳定性与可靠性。
附图说明
[0031]图1是本专利技术基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法控制框图，图中，1-数据采样模块，2-三相纯阻性负载、3-数据处理模块、4-模糊控制器、5-三相可控硅；
[0032]图2是本专利技术基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法检测的A相负载电压u
a
及二阶广义积分器输出信号与
[0033]图3是本专利技术基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法的输入量ΔP的模糊论域；
[0034]图4是本专利技术基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法的输入量ΔP
e
的模糊论域；
[0035]图5是本专利技术基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法的输出量Δθ的模糊论域；
[0036]图6是本专利技术基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法的负载突变条件下的负载功率曲线；
[0037]图7是本专利技术基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法的负载突变条件下的三相电流曲线。
具体实施方式
[0038]下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。
[0039]一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，原理图如图1所示，包括如下步骤：
[0040]步骤1：利用数据采样模块检测三相负载电压u
j
与电流i
j
(其中j＝a，b或c)；
[0041]步骤2：利用数据处理模块处理采样得到的电压与电流信号，计算负载功率P。具体的，对于采样得到的交流信号k
x
(其中k表示电压u或电流i)，可以利用二阶广义积分器获得一组幅值相等的正交信号与其中，与k
x
同相，而在滞后于输入信号π/2，两者的变换传递函数分别为
[0042][0043][0044]式中，τ为传递函数系数，本例中，τ取0.1。当导通角为π/2时，A相电压u
a
与构建得到的与波形如图2所示，可以看出，与基本按照正弦变化且两者正交，符合预期结果。
[0045]其次，将正交信号与表示为矢量形式k
x
，即
[0046][0047]对于纯阻性负载，电压与电流必然同相位，因此，负载消耗的无功功率为零，则其有功分量为
[0048][0049]进一步的，x相消耗的有功功率可以表达为
[0050][0051]则三相负载消耗的总功率为
[0052][0053]特别的，对于三相负载平衡的情况，可以使用任意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：利用数据采样模块(1)检测三相负载(2)电压u
j
与电流i
j
(其中j＝a，b或c)；步骤2：利用数据处理模块(3)处理采样得到的电压与电流信号，计算负载功率P；步骤3：将给定功率P
*
与负载功率P做差得到功率误差量ΔP，并对ΔP进行微分运算获得功率误差变化率ΔP
e
，将得到的ΔP与ΔP
e
作为输入量输入至模糊控制器(4)；步骤4：利用模糊控制器求解导通角增量Δθ，与上一时刻的导通角θ
k-1
求和得到当前时刻的导通角θ
k
控制三相可控硅(5)导通时刻，进而实现负载功率实时跟踪给定功率。2.根据权利要求1所述的基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，其特征在于：所述的步骤2中的数据处理包括如下步骤：步骤A1：利用二阶广义积分器对采样信号进行滤波与重构。具体的，对于采样得到的交流信号k
x
(其中k表示电压u或电流i)，可以利用二阶广义积分器获得一组幅值相等的正交信号与其中，与k
x
同相，而在滞后于输入信号π/2，两者的变换传递函数分别为在滞后于输入信号π/2，两者的变换传递函数分别为式中，τ为传递函数系数。步骤A2：利用步骤A1构建的正交信号计算各相电压与电流的有功分量，然后利用有功分量计算功率。具体的，正交信号与表示为矢量形式k
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许多，於锋，刘兴，
申请(专利权)人：南通莱欧电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：