直流开关电源数字控制器的补偿方法综述 _知识百科

随着数据处理功能不断加强的微处理器和数字信号处理器的出现，使数字控制成为直流开关电源控制的一种可行方法。但由于现有微处理器的运算能力有限，目前数字控制只应用于开关频率比较低的直流开关电源中。而且控制环结构中的零阶保持、A/D转换、计算以及PWM信号生成所造成的时延，降低了控制环的响应特性和控制器的带宽。因此对于实时性要求很高的控制系统，数字控制系统很难得到应用。为了改善直流变换器数字控制系统的性能，对时延补偿方法的研究一直是数字控制系统的一个重要课题。目前时延的补偿方法主要集中于对控制系统的间接离散化的补偿和对基于预估技术的控制系统直接离散化的补偿。
2直流变换器的数字化控制的实现方法目前实现直流变换器数字化控制的两种方法为间接离散化控制和直接离散化控制。对于间接离散化方法，先设计连续时域的控制器，然后将控制器离散化为数字控制器。而直接离散化方法，就是将控制器直接在离散域（域）中进行设计。间接离散化设计是先建立连续时域控制系统，然后将连续时域控制系统离散化为数字控制系统，通过优化数字控制器的系数使数字控制系统的闭环响应特性更精确地近似等效于模拟控制器的闭环响应特性。而基于预估技术的补偿法是对控制系统进行直接离散化设计，通过预估技术使延迟了的被调量超前反馈到调节器，从而获得良好的输出性能。
3间接离散化的补偿随着数字化设备应用于控制系统，就要把现存的连续数据系统转换成数字系统。而数字控制器可以通过控制器间接离散化实现，并且离散化的方式各异，所以实现补偿的方法也各异。
3.1CAD模式补偿方法实现控制器的离散化方法较多。 Tabak于1971年提出通过双线性转变方法将连续补偿器转换成数字控制器来实现连续时域控制系统的离散化。但是此方法只是考虑到数字控制器的频率响应特性，而没有考虑到整个系统的频率响应特性，所以虽然此方法简单并且易于应用，但只有采样频率足够高时才能得到近似的连续系统响应特性，因此现在应用得比较少。
通过最小化数据采样系统的频率特性函数与连续模式下的传递函数之间误差的均方差，来合成数字控制器，使采样数据系统的频率响应特性逼近连续时域系统的响应特性。
此模式基于被控对象的脉冲传递函数和连续时域系统的闭环传递函数的参数，因此并不需要很高的采样频率。
偿器用数字控制器代替并加入一个数据采样器。
其中数字控制器的脉冲传递函数可以表示为控制器的系数的方法对系统产生的时延进行补偿，但是计算过程很复杂，并且没有对零阶保持时延进行有效的补偿。
性取决于系数a和ba和b的确定是通过使采样数据系统的频率响应特性拟合理想频率响应特性的算法实现的。设F（）是连续时域控制系统的闭环理想传递函数， G/（（c）是采样数据控制系统的频率特性函数， e（co）为两者之差，即a和b的一组最佳解可通过满足最小化误差函数e（c）的均方差来求得。如所示，对相应的传递函数进行Z变换，则得到将一部分函数表达成复数的形式在此过程中假设反馈函数H（s）=1 ，则最后可以得到3.2零极点补偿方法在采样频率较低的情况下，如果不考虑对零阶保持的补偿，就会降低整个闭环系统的响应性能和稳定性。中Raviv和W.Djaja提出了一种简单而非常实用的零阶保持补偿技术通过适当的离散化模式增加数字控制器的零极点，增加的零点和极点对数字控制器进行补偿并且显著改善其性能和稳定性。