电压环电流环双环控制原理

### 电压环电流环双环控制的工作原理 #### 工作机制概述 电压环电流环双环控制系统通过两个独立但相互关联的反馈回路——电压外环和电流内环，共同作用于被控对象。这种结构能够有效提升系统的动态响应速度以及稳态精度。 #### 控制逻辑详解 - **电压外环**：此环节专注于保持输出电压在一个预设的理想范围内。对于光储并网系统而言，电压外环的主要职责在于确保逆变器出口处的交流母线电压稳定不变；而在三相PWM整流器应用场合下，则是为了让直流侧电容器两端所承受的压力尽可能接近目标值[^1][^2]。 - **电流内环**：作为快速反应层，电流内环直接监控流入或流出储能装置的实际电流强度，并迅速做出调整以匹配预期设定点的要求。这不仅有助于保护电池免受过充/过度放电的危害，而且还能改善整体效率与可靠性[^3]. 两者的协同工作方式表现为：先由较慢速却更精确的电压控制器给出指令信号至功率级变换电路，随后经高速度且灵敏度高的电流调节单元进一步细化处理，最终达成精准调控的目的。 #### 解耦技术的重要性 值得注意的是，在某些复杂工况比如多相电力转换设备里头，为了克服各变量间存在的内在联系所带来的干扰效应，往往还会引入额外的补偿措施即所谓的“解耦”。这样做可以显著减少因交叉影响而造成的误差累积现象，从而获得更加优良的操作特性。 --- ### 应用场景分析 此类架构广泛适用于多种领域： - **新能源发电接入电网接口** - **不间断电源(UPS)** - **电动汽车充电桩** - **工业自动化生产线上的精密驱动源** 特别是在涉及能量存储元件（如锂离子电池组）管理方面表现尤为突出，因为这类负载通常既需要严格限定输入/输出端口间的电气参数界限又要兼顾长时间工作的安全性考量[^4]。 ```python def dual_loop_control(voltage_setpoint, current_setpoint): """ A simplified function to demonstrate the concept of voltage and current loop control. Parameters: voltage_setpoint (float): The desired output voltage level. current_setpoint (float): The target charging/discharging current value. Returns: tuple: Adjusted PWM duty cycle values for both loops. """ # Placeholder logic simulating PI controllers' behavior within each loop pwm_voltage_adjustment = pi_controller(output=voltage_feedback(), setpoint=voltage_setpoint) pwm_current_adjustment = pi_controller(output=current_feedback(), setpoint=current_setpoint) return adjust_pwm_duty_cycle(pwm_voltage_adjustment), adjust_pwm_duty_cycle(pwm_current_adjustment) def pi_controller(output, setpoint): """Simulates a simple proportional-integral controller.""" error = setpoint - output integral += error * dt adjustment = kp * error + ki * integral return adjustment def adjust_pwm_duty_cycle(pi_output): """Adjusts PWM signal based on PI controller's decision.""" max_duty = 98 # Maximum allowable duty cycle percentage min_duty = 2 # Minimum non-zero duty cycle to maintain operation new_duty_cycle = constrain(min_duty, max_duty, base_duty + pi_output) return new_duty_cycle ```