[發明專利]一種基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法

在審

• 申請號: 202011252840.9
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN114499217A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 許多;於鋒;劉興
• 申請（專利權）人: 南通萊歐電子科技有限公司
• 主分類號: H02M5/257
• 分類號: H02M5/257
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，首先采樣三相負載電壓(u_a，u_b，u_c)與電流(i_a，i_b，i_c)；其次，對電流電壓采樣值進行處理，計算負載功率P；然后，將功率給定值P^*與實際負載功率P進行比較獲得功率誤差量ΔP，并對ΔP進行微分運算獲得功率誤差變化率ΔP_e，將ΔP與ΔP_e作為模糊控制器的輸入信號；最后，利用模糊控制器求解導通角增量Δθ，控制導通角的增加或減小，進而實現負載功率實時跟蹤給定功率。本發明運用模糊控制理論實現功率的有效控制，克服了傳統PI控制的缺點，如響應速度慢、有靜差等，有利于功率的快速跟蹤，實現負載功率恒定，提高系統的穩定性與可靠性。

技術領域

本發明涉及一種基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，屬于電力電子技術與控制領域。

背景技術

可控硅是一種半控型電力電子元件，具有控制簡單、導通電阻小、效率高、耐高溫、壽命長等優點，因此被廣泛應用于加熱爐等商業產品中。然而，常規加熱管的阻值通常會隨著溫度的升高而略有增大，若采用恒流或恒壓控制，則會導致輸出功率的降低，影響加熱效率。同時，由于可控硅輸出電壓/電流不規則的特點，通常需要采用電流積分法計算其輸出功率，該方法響應緩慢，不能及時反映功率的變化。

發明內容

技術問題：針對上述現有技術，提供一種基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，可以有效解決由于電阻變化導致的功率變化問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于模糊控制器的可控硅恒功率控制方法，包括如下步驟：

步驟1：利用數據采樣模塊(1)檢測三相負載(2)電壓u_j與電流i_j(其中j＝a，b或c)；

步驟2：利用數據處理模塊(3)處理采樣得到的電壓與電流信號，計算負載功率P；

步驟3：將給定功率P^*與負載功率P做差得到功率誤差量ΔP，并對ΔP進行微分運算獲得功率誤差變化率ΔP_e，將得到的ΔP與ΔP_e作為輸入量輸入至模糊控制器(4)；

步驟4：利用模糊控制器求解導通角增量Δθ，與上一時刻的導通角θ^k-1求和得到當前時刻的導通角θ^k控制三相可控硅(5)導通時刻，進而實現負載功率實時跟蹤給定功率。

進一步的，所述的步驟2中的數據處理包括如下步驟：

步驟A1：利用二階廣義積分器對采樣信號進行濾波與重構。具體的，對于采樣得到的交流信號k_x(其中k表示電壓u或電流i)，可以利用二階廣義積分器獲得一組幅值相等的正交信號與其中，與k_x同相，而在滯后于輸入信號π/2，兩者的變換傳遞函數分別為

式中，τ為傳遞函數系數。

步驟A2：利用步驟A1構建的正交信號計算各相電壓與電流的有功分量，然后利用有功分量計算功率。具體的，正交信號與表示為矢量形式k_x，即

對于純阻性負載，電壓與電流必然同相位，因此，負載消耗的無功功率為零，則其有功分量為

進一步的，x相消耗的有功功率可以表達為

則三相負載消耗的總功率為