文档介绍：------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————同步切换最优控制锁相环 o 变频电源与工频电源的最优同步切换同步切换/ 最优控制/ 锁相环 1 引言在使用交流变频调速的场合, 由一台变频器控制多台电机( 一控多)时,需要实现变频器和工频电源之间的切换控制[1,2,3] 。比较先进的控制方式是同步切换,这种方式是将电机用变频电源加速到工频, 再使变频电源的输出与工频电网的频率及相位相一致, 确认后将电机由变频电源切换到工频电源,即采用锁相控[4] 制。冲击电流小是其最大的优点。但是一般的锁相控制用的是 PI 控制器, 响应速度太慢, 导致切换过程太长, 对整体控制系统性能指标有严重影响。针对此问题, 本文提出应用时间最优控制[5] 以提高响应速度,但仿真发现稳态误差较大, [6,7] 因此改用基于趋近率的变结构控制,并得到了较好的结果。 2 锁相环的基本工作原理锁相环路( PLL )是一个相位跟踪系统。设工频电源信号: (1) 式中 Ui 是工频信号的幅度,一般可认为是常数; ωi 是工频信号的频率,一般可认为是常数; θ i(t) 是工频信号的瞬时相位, 也是 ui(t) 的初始相位, 一般可认为是常数。------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————设变频器输出(基波)信号(2) 式中 U0 是变频器输出信号的幅度,一般可认为是常数; ω 0(t) 是变频器输出信号的频率,是受控变量; θ 0(t) 是变频器输出信号的瞬时相位,是受控变量。那么锁相环路的目标是使输出信号 u0(t) 的相位θ 0(t) 跟踪输入信号 ui(t) 的相位θ i(t) ,是一个闭环的相位控制系统。 3 环路的动态方程从输入信号加到锁相环路的输入端开始, 一直到环路达到锁定的全过程, 称为捕获过程。捕获过程所需的时间称为捕获时间, 它与环路的参数和起始状态有关。为使捕获过程最短, 需要建立环路的动态方程以便推导优化算法,本节的任务是建立环路的动态方程。相位关系的描述输入输出信号的瞬时相位差可表示为: (3) 在式(3) 中,θ i(t) 是以输入信号的载波相位ω it 为参考的,而θ 0(t) 则是以受控变频器基波相位ω it 为参考的。由于参考不同, θ i(t) 与θ 0(t) 无法直接比较, 因此需选择统一的参考相位。为分析方便以输出信号的基波相位ω 0t 为参考相位, 则输入信号的瞬时相位可------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————改写为: (4) 令: (5) 为工频信号频率与变频信号频率之差