[发明专利]一种用于臭氧发生器开关电源的模糊PID参数自整定移相控制策略仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于臭氧发生技术领域，特别涉及一种用于臭氧发生器开关电源的模糊PID参数自整定移相控制策略仿真方法。

背景技术

开关电源控制电路中，现有的移相控制技术有峰值电流控制法(PCMC)，对角开关之间的这个相移量以及重叠量取决于峰值基准电流的数量。峰值基准电流越高，对角开关间的重叠越长，从而使得更多的能量传输至次级。此控制器通过控制

峰值基准电流值来控制这个能量传输，进而调节输出，其超前桥臂的周期开关量为50％不变化，滞后桥臂在达到峰值电流后关断，其占空比不断改变。而目前较多使用的控制方法还有均值电流控制法，被控量为目标均值电流，超前桥臂和滞后桥臂的占空比固定，通过移相角改变两桥臂之间的重合时间，调整电流大小，工业上常使用传统的PID控制方法。

传统的移相控制策略如峰值电流控制、传统PID控制等，控制精度较低响应速度不够理想或者工作频率不固定，急需要一种适合于工业大规模生产的智能控制算法，加以优化实现臭氧工业生产的产业升级。

发明内容

本发明提供一种用于臭氧发生器开关电源的模糊PID参数自整定移相控制策略仿真方法，用于设计臭氧发生器开关电源，该开关电源的电路实现更高精度的控制，并且提高臭氧发生器的工作效率。

一种用于臭氧发生器开关电源的模糊PID参数自整定移相控制策略仿真方法，该开关电源针对臭氧发生器的容性负载，并在开关电源变压器的二次侧加有谐振电感，使臭氧管发生谐振并工作在恒频恒流的状态下，该开关电源采用模糊PID参数自整定的控制策略，设定的移相控制仿真电路包括：

DC电源为400v直流作为输入，IGBT开关Q1，Q2，Q3和Q4组成了变压器T1初级侧上的逆变全桥，变压器的匝数比为1:4，

Q1和Q3做为超前桥臂，Q2和Q4做为滞后桥臂，其错开的相位角成为移相角，移相角θ决定了对角开关间的重叠量，也决定了传输的能量数量，通过控制移相角θ的大小来控制流过电容电流的有效值，

Q1和Q3在相位互补，即Q1开通时Q3关断，并且为了防止上下桥臂同时导通，设置了周期的2％时长为死区，同样的，Q2和Q4也是如Q1和Q3同样进行设置，

针对全桥桥臂Q1和Q3的PWM开关信号相对于桥臂Q2和Q4的开关信号进行移相，

当臭氧发生器的负载电流i2的有效值小于给定的目标值时，则减小移相角θ，反之则增大移相角θ，而移相角θ的变化范围是开关的半个周期。

采用Matlab工具，模糊PID参数自整定的反馈控制方法包括：

负载电流i2的有效值输入fuzzy-PID模块后离散化，使其更接近于现实生产过程之ADC采样结果，在与给定目标值比较算出误差量e，送入PID计算环节，

一个闭环仿真周期设为0.1ms，G1、G2、G3为初始的K_p、K_i、K_d即比例、积分、微分的初始控制系数分别为2.7、0、0.5，

误差e与移相角θ之间的传递函数为：移相角θ与移相时间(开关延时时间)t之间的关系为：T为一个开关周期的时间。

模糊自适应整定PID的控制参数的方法包括：

通过对不同工作状态时误差e与误差变化率ec进行模糊推理，得出PID三个参数的矫正；

仿真采用PI参数自整定，仅调整k_p、k_i的参数减少计算量增加系统的响应速度和稳定性，

(1)k_p整定原则：当响应在上升过程中(e为P)，取正，即增大k_p；当超调时(e为N),取负，即降低k_p。当误差在零附近时(e为Z)，分三种情况：ec为N时，超调越来越大，此时取负；ec为Z时，为了降低误差，取正；ec为Z时，正向误差越来越大，取正，k_p整定的模糊规则表见表2-1；

(2)k_i整定原则：采用积分分离策略，即误差在零附近时，k_i取正，否则k_i取零。k_i整定的模糊规则表见表2-2；

表2-1k_p的模糊规则表

表2-2k_i的模糊规则表