串联和并联拓扑PI控制器

一年多了吧,我毕业没多久的时候,之前的公司同事强哥,给我讲他看TI的资料,串联的PI要比并联的好,kp决定增益,ki决定带宽,等等的,我当时确实听不懂。只是觉得无非是并联kp,ki是分开的。串联,积分系数=ki*kp。这还能有很大的区别么??软件上不是差不多的么??

这个时候我才知道这玩意还分串联和并联,

使用上个笔记中的手绘bode图的技巧,试着看看串联和并联拓扑结构的PI控制器的表现。
[动态系统的建模与分析]15_伯德图,bode图,为什么是20logM?分贝又是什么?
[动态系统的建模与分析]16_伯德图_手绘技巧

总结:

  1. 两种拓扑结构,在书本上并联PI的结构可能要比串联的常见。
  2. 并联拓扑,kp和ki并不解耦,都影响着系统的零点。
  3. 串联拓扑,kp影响系统增益,ki影响系统带宽,相互独立的。
  4. 两种拓扑的软件复杂度是相同的
  5. 实际工程中,工程师可能更倾向使用串联拓扑,工程的角度,kp和ki直接和系统参数相关联。

在这里插入图片描述
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### 并联谐振变换器的工作原理 并联谐振变换器是种基于LCR网络的电力电子拓扑结构,其核心在于利用电感、电容谐振现象来实现高效的能量传递。具体而言,在LCC谐振变换器中,通过调节输入频率或占空比可以改变输出功率电压[^1]。这种变换器通常由串联谐振支路(包含电感电容)以及并联补偿电容组成。 在工作过程中,并联谐振变换器能够显著降低开关损耗,这是因为当开关管处于零电流切换(ZCS, Zero Current Switching)模式下操作时,器件上的电流会自然降至零点附近再进行状态转换[^2]。这特性使得并联谐振变换器特别适合于高频应用环境,从而提高了整体系统的效率与可靠性。 ### 应用场景 由于具备高效率、良好稳定性等特点,并联谐振变换器被广泛应用于多个领域: - **通信设备供电**:对于基站等需要稳定直流电源支持的大功率通讯设施来说,并联型LLC谐振变换器因其优异的性能表现成为理想选择之。 - **电动汽车充电系统**:随着新能源汽车行业的快速发展,快速充电桩的需求日益增长。而采用两相交错并联架构的LLC谐振变换器不仅能满足宽范围输入的要求,还能有效提升整个充电过程的能量利用率。 - **不间断电源(UPS)** :为了保障重要负荷持续正常运行,现代UPS普遍采用了先进拓扑如LCC谐振变换器作为核心组件,以确保即使面对突发状况也能维持高质量电能供给[^3]。 ### 电路设计要点 针对实际工程项目中的需求,在进行并联谐振变换器的设计时需注意以下几个方面: #### 参数选取 合理设置各元器件参数至关重要。例如,谐振电感值的选择直接影响到系统的增益曲线形状;同时也要兼顾磁芯材料饱特性温升限制等因素影响下的最佳取值区间。 #### 控制算法开发 考虑到复杂多变的实际工况条件,单纯依靠开环控制难以满足精确度要求较高的应用场景。因此有必要引入闭环反馈机制并通过PI/PID控制器调整偏差量大小直至达到目标设定值为止。此外还可以借助数字信号处理器(DSP)或者现场可编程门阵列(FPGA),实施更加智能化高级别的调制方式比如脉冲宽度调制(PWM)。 ```python import numpy as np def calculate_resonant_frequency(L, C): """计算谐振频率""" f_r = 1 / (2 * np.pi * np.sqrt(L * C)) return f_r # 示例数据 inductance = 0.001 # 单位:H capacitance = 1e-6 # 单位:F frequency = calculate_resonant_frequency(inductance, capacitance) print(f"Resonant Frequency is {frequency:.2f} Hz") ``` 上述代码片段展示了如何简单估算给定电感量电容量情况下的理论谐振频率数值。 ---
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