電力操作電源兩種控制方式的比較

圖11并聯型雙環控制方式下負載突變引起電壓環和電流環交錯作用

圖12串級型雙環控制方式下負載突變模塊能夠迅速限流

圖13電壓環單環控制下變化輸入電壓對系統開環波特圖的影響

圖14電壓環雙環控制下變化輸入電壓對系統開環波特圖的影響

在并聯型雙環控制方式下，主電路小信號模型的增益與輸入電壓有關。此時不管是采用PI或是PID控制，當輸入電壓在較大范圍內變化時，都會對系統的穩定性和剪切頻率造成影響，這樣就給控制調節器的設計帶來了困難，如果控制調節器設計得比較臨界，甚至有可能導致系統的不穩定。圖13是系統工作在電壓環單環控制方式下，變動輸入電壓得到一組系統的開環波特圖。由圖13可得當Uin=200V時，系統的相位裕量為39°，剪切頻率為1kHz；當Uin=400V時，系統的相位裕量為29°，剪切頻率為1.3kHz；當Uin=600V時，系統的相位裕量為28°，剪切頻率為1.6kHz。可見，隨著輸入電壓Uin的變化，系統的穩定性和響應速度都在發生變化，因此在設計控制器的時候必須考慮到系統工作在輸入電壓的全范圍均能良好工作，這樣就使設計控制器變得比較復雜。

而當系統工作在串級型雙環控制方式下時，輸入電壓對系統特性幾乎沒有影響，圖14是系統工作在串級型雙環控制方式下，變動輸入電壓得到一組系統的開環波特圖。

由圖14可得當Uin分別為200V，400V，600V時，系統的相位裕量為98°，剪切頻率為375Hz，均沒有變化。可見隨著輸入電壓的變化，系統開環波特圖在中低頻段幾乎沒有變化，僅僅在高頻段有些影響，但這對系統性能影響很小。這樣系統不僅具有更好的穩定性能，而且使控制器的設計變得簡單許多。

4結語

本文對應用于開關電源中的并聯型雙環控制方式和串級型雙環控制方式進行了建模和對比分析，得出以下結論：

（1）串級型雙環控制方式較并聯型雙環控制方式具備更快的限流響應速度，因此串級型雙環控制方式更適合于并聯運行的模塊化電源，如電力操作電源。

（2）串級型雙環控制方式較并聯型雙環控制方式對系統的運行參數具有更好的魯棒性，因此串級型雙環控制方式更適應于輸入電壓變化范圍大的應用場合。