[发明专利]一种静电除尘电源分数阶PID控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于静电除尘的高频高压大功率电源的控制系统的研制，属于大功率高压电源技术领域。

背景技术

近些年来，我国的工业水平和规模不断发展和扩大，废气的排放量也逐渐增大，这些烟尘携带大量有害物质进入大气，严重影响生态环境和人类健康。为了加强环境污染的治理，许多国家己经将粉尘排放列入国家标准加以控制，排放标准逐步趋于严格。

现在国内外广泛采用的静电除尘方案主要是基于工频的电源。这类电源构造简单、容量大、技术较为简单成熟。但是存在以下缺点：电源效率低，功率因数小；输出电压脉动大导致除尘效率相对较低。高频静电除尘器电源能很好地改善上述缺点，提高电源效率，增大功率因数，实现节能。目前高频静电除尘电源的控制系统一般采用采用整数阶PID方法，整数阶PID方法由于控制算法简单、鲁棒性强、参数易于整定等特点被广泛应用在工业控制的各个领域。但是由于研究对象或被控对象一般不是理想的整数阶系统，而是由任意阶的微分方程和积分方程构成，因此整数阶PID的局限性不能满足被控对象的性能要求。

发明内容

发明目的：由于高频静电除尘电源结构复杂，其传递函数为分数阶系统，而分数阶PID控制方法的响应能力和抗干扰能力以及调节能力都优于整数阶PID控制方法，因此为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种静电除尘电源的分数阶PID控制方法，能够有效的控制和调节除尘电源系统。

技术方案：

本发明所述高频静电除尘电源，其主体结构包括三相整流电路、高频逆变电路、高频升压变压器、高压整流电路，驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT方式采用变频控制技术即PFM。基于分数阶PID方法的静电除尘控制系统主要包括：模拟量采集电路、分数阶PID控制器、IGBT驱动电路。

为解决上述技术问题，本发明提供的静电除尘电源的分数阶PID控制方法主要是对IGBT进行变频控制，进而对高频逆变电路的谐振过程进行控制。所述静电除尘电源分数阶PID控制方法包括以下步骤：

步骤1，根据分数阶PID控制方法的传递函数，计算得出分数阶PID控制器的频率响应、相角和增益：

分数阶PID控制方法的传递函数为：

Gc(s)=KP+KIsλ+KDsμ(λ,μ>0)---(1.1);]]>

其中：λ,μ为设定的分数阶PID控制系统的微分阶次和积分阶次，K_P,K_I,K_D为PID控制系统中比例系数、积分系数、微分系数；

根据相角裕量和幅值裕量关系，计算得出分数阶PID控制器的频率响应为：