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PID系统校正环节包括三个部分：比例环节、积分环节、微分环节。这三项的控制作用相互独立。比例环节蕴含了动态控制过程中现在的主要信息，积分环节代表了过去积累的信息，微分环节代表了将来的信息。这三个作用配合得当，可是动态过程快速、平稳 准确，收到良好效果。这三个环节的主要作用如下：

比例环节可以通过加大比例系数增加系统动态响应速度，减小系统稳态响应偏差。具有调节及时的特点，其主要缺点是存在静差，对于扰动较大的系统单纯采用比例调节器，就难以兼顾动态和静态特性。

积分控制可以完全消除系统的稳态偏差，只要系统存在偏差，积分控制量就会不断加大，装置偏差消除为零，积分作用停止。但积分控制作用会产生负相移，降低系统的稳定性。并且积分的作用动作缓慢，而且在偏差一出现时，调节器作用很弱，不能及时克服扰动的影响，很少被单独使用。

微分控制与偏差变化速度成正比，能过预测偏差的变化，产生超前控制作用，以阻止偏差的变化，因而能够改善系统的动态性能。微分作用的特点是，只能反映偏差输入变化的速度，对固定不动的偏差没有反应。因此微分作用不能消除偏差，也不单独使用。

在通常的小型逆变器系统中，开关频率一般很高，因此就需要在通常要求反馈速度高的内环有足够高的处理速度，相应的所采用的控制策略就不能过于复杂。PID控制可以满足这样的要求，它能够在较短的时间内完成控制算法，并可以根据具体情况选择合适的控制参数。随着现代控制理论和微电子技术的发展，PID控制已经被引入到一些先进的控制策略中。

（2）无差拍控制

无差拍控制是一种基于微机实现的控制方法。这种控制方法根据逆变电源系统的状态方程和输出反馈信号来推算下一个采样周期的开关时间，使输出电压在每个采样点上与给定信号相等。无差拍控制有非常快的暂态响应，但它有着明显的缺点：1、无差拍控制的鲁棒性不强，当负载变化时，非线性负载或者温度、运行条件等原因出现参数波动，容易造成系统不稳定；2、系统的误差与调制比、输出的LC滤波器参数等有关；3、瞬态超调量比较大。

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（3）重复控制

重复控制是将一个基波周期的偏差存储起来，用于下一个基波周期控制，经过几个基波周期的重复可达到很高的控制精度。在这种控制方法中，加到控制对象的输入信号除了偏差信号外，还迭加了一个“过去的控制偏差”这个“过去的控制偏差”是上一个基波周期中的控制偏差，把上一个基波的控制偏差反映到现在并且和“现在的偏差”一起加到控制对象进行控制，这样的控制方式，偏差好像在被重复利用，所以称为重复控制。目前这种控制技术用在逆变电源控制技术中，用来克服整流负载引起的输出电压波形的周期性畸变，改善输出电压波形。但其动态性能较差。

3.2 电压电流双环控制的基本原理

在3.1中通过比较，PID控制技术成熟、容易掌握、控制效果好。本系统采用电流内环P调节电压外环PI调节的双闭环瞬时值控制。在常用的单电压环反馈控制中，负载扰动的影响最终在系统的输出电压中表现出来后，控制器才开始反应，所以其抗负载扰动能力较差，在电压单环基础上增加电流内环就形成了双闭环控制，利用电流内环快速、及时的抗干扰性来有效抑制负载扰动的影响。由于PI调节器对于正弦给定信号无法做到无差，所以电流内环仅采用比例P调节。由于是基于SPWM数字化控制，控制过程是离散化的。每产生一个PWM脉宽调节一次，一个周期的调节次数等于载波比。原理图如3-2所示：

图3-2 双环控制示意图

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3.3 系统的Matlab仿真

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分， 其中用Simulink可以很方便的搭建一个仿真系统，本系统采用其中的PowerSystem模块建立仿真模型。

本系统的仿真产生SPWM波以及控制算法还是用模拟的方法，SPWM波是用三角波（载波）和正弦波（调制波）比较产生，电压反馈数值经过dq变换后与给定值作差并对偏差进行PI调节，调节后的值作为电流内环的给定与经过dq变换的电流反馈值作差对偏差进行P调节，把调节过后的值给SPWM发生器产生修正后波形。仿真框图3-3：

其中整流部分的电容大小为2200μF，直流母线电压400V，LC滤波部分电感的大小为5mH电容的大小是6.5μF，负载是电阻负载R=30Ω。

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图3-3 系统仿真模型

整流后的波形、SPWM波形、LC滤波后的波形如图所示：

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