调频谐振式特高压试验电源的电压与频率控制方法

摘要

本发明公开了一种调频谐振式特高压试验电源的电压与频率控制方法，首先通过分压电容器检测谐振电容电压Uc和谐振电路输入电压U0，并得出相位差Φ，经比例积分锁相控制器调节，输出信号经压控振荡器得到频率为谐振频率w0的正弦信号；当频率稳定在谐振点时，开始进行电压调节，谐振电容电压Uc有效值U′c与电压设定值Uc*的差值经PI控制器调节后，其输出通过归一化模块处理后得到调制度M，调制度M与压控振荡器输出的频率w0的正弦信号相乘，并经PWM电路得出逆变器开关的控制信号，使其达到设定电压值。本发明所述控制方法具有良好的稳定性、动静态性能以及控制精度，适合调频谐振式特高压试验电源自身电路的特点，具有很强的适应性。

主权项

一种调频谐振式特高压试验电源的电压与频率控制方法，首先进行频率调节，当频率稳定在谐振频率之后再进行电压调节，直至系统频率、电压达到设定值，其特征在于，具体步骤包括：首先通过分压电容器检测谐振电容电压Uc和谐振电路输入电压U0，并得出相位差Φ，经过比例积分锁相控制器调节，控制器输出信号经压控振荡器得到频率为谐振频率w0的正弦信号，频率调节完成，结束谐振频率自动搜索；此时电压处于开环控制，当频率稳定在谐振点时，开始进行电压调节，谐振电容电压Uc有效值U′c与电压设定值Uc*的差值经PI控制器调节后，其输出通过归一化模块处理后得到调制度M，调制度M与压控振荡器输出的频率w0的正弦信号相乘，并经脉冲宽度调制PWM电路得出逆变器开关的控制信号，调节逆变器输出电压，使其达到设定电压值；所述频率调节和电压调节的具体算法包括以下步骤：a、检测并采样谐振电路电容电压Uc及谐振电路输入电压U0的相位，经过异或逻辑门(XOR)得出相位差Φ，归一化到[0 π]区间即为：μf；b、μf经RC低通滤波器转化为电压信号Xf；c、计算相位差电压信号Xf与设定值1/2的差值e(K)，经比例积分锁相控制器得出频率信号控制量： X ( K + 1 ) = m m - 1 π 2 R L C m K i + ( m - 1 ) K P 1 - ( 1 - m ) ( K i + K P ) π 2 R L C X ( K ) 其中m＝e-Ts/τf，τf＝RfCf，为RC滤波器时间常数；d、检测并采样谐振电容两端电压Uc的值，并通过有效值电路处理得到其有效值U′c；e、计算谐振电容两端电压有效值U′c与设定值Uc*的差值ΔUc；f、将ΔUc经PI控制器调节后，并做归一化到[0 1]区间得到调制度M为：M(K+1)＝M(K)+KP[ΔUc(K+1)-ΔUc(K)]+KiΔUc(K+1)其中KP为比例系数，Ki为积分系数；最后将上述得出的X(k+1)经压控振荡器振荡后得出频率为谐振频率w0的标准正弦信号，把标准正弦信号与调制度M相乘并由高频三角载波调制后，得出逆变器开关的控制信号，调节逆变器输出电压，使其达到设定电压值。