雙環(huán)反饋控制是電子與自動(dòng)控制領(lǐng)域的一種閉環(huán)控制方法，由內(nèi)環(huán)電流反饋和外環(huán)電壓反饋構(gòu)成雙閉環(huán)系統(tǒng)。該方法通過建立逆變器模型，采用比例積分電壓控制器和無(wú)差拍電流控制器，結(jié)合電流、擾動(dòng)觀測(cè)器補(bǔ)償時(shí)延和負(fù)載擾動(dòng)，主要應(yīng)用于單相UPS逆變器以改善輸出電壓波形畸變問題，實(shí)現(xiàn)220V優(yōu)質(zhì)正弦波輸出 。其技術(shù)方案包含電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)的串級(jí)結(jié)構(gòu)，電壓調(diào)節(jié)器輸出作為電流調(diào)節(jié)器輸入，兩者均采用PI調(diào)節(jié)器提升靜動(dòng)態(tài)性能。MATLAB仿真顯示，在100%負(fù)載擾動(dòng)下系統(tǒng)調(diào)整時(shí)間小于2ms [2]。該技術(shù)也被應(yīng)用于高頻開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)，通過五臺(tái)單機(jī)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)72KW穩(wěn)壓輸出 。在SPWM逆變電源中，電流環(huán)設(shè)計(jì)通過PI調(diào)節(jié)器優(yōu)化系統(tǒng)帶寬，并被引證文獻(xiàn)應(yīng)用于光伏發(fā)電、電機(jī)控制等工程領(lǐng)域 。

針對(duì)單相UPS逆變器輸出電壓、電流波形不穩(wěn)定和畸變的問題，設(shè)計(jì)了雙環(huán)反饋控制算法。分析并建立了單相UPS逆變器控制系統(tǒng)的模型，構(gòu)建了系統(tǒng)輸出電壓、電流的反饋環(huán)路，分別在開環(huán)、單環(huán)反饋和雙環(huán)反饋控制方式下進(jìn)行仿真，并對(duì)比了逆變器輸出的電壓、電流波形。通過仿真和實(shí)驗(yàn)證明該雙環(huán)反饋控制算法應(yīng)用在單相UPS逆變器中較開環(huán)和單環(huán)反饋控制算法具有更好的控制效果。為了解決輸出電壓、電流波形不穩(wěn)定和畸變的問題，在控制器中引入反饋量，通常的做法是把輸出電容電壓或者輸出電感電流作為反饋量，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。由于電感電流滯后于電壓，且電容電壓超前于電流，所以，把電容電壓作為反饋量是比較合適的。在電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)下的仿真輸出波形中可以看到輸出電壓明顯比開環(huán)控制系統(tǒng)下的更加穩(wěn)定，但是仿真的前0.1s內(nèi)輸出的電壓和電流波形畸變依然比較嚴(yán)重。

在電壓閉環(huán)反饋控制的基礎(chǔ)上，再引入電感電流作為反饋量，在這里把電感電流作為內(nèi)環(huán)反饋，電容電壓作為外環(huán)反饋，以實(shí)現(xiàn)雙環(huán)反饋控制。在雙環(huán)反饋控制系統(tǒng)下的仿真輸出波形中可以看到在整個(gè)仿真過程中逆變器輸出的電壓、電流波形都非常穩(wěn)定且基本無(wú)畸變，解決了逆變器輸出電壓、電流波形不穩(wěn)定和畸變的問題。

控制系統(tǒng)反饋的作用，在控制系統(tǒng)中，反饋是非常重要的一環(huán)。它的作用在于幫助系統(tǒng)在工作中保持穩(wěn)定，提高系統(tǒng)的精度和可靠性。控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過反饋控制實(shí)現(xiàn)，通過測(cè)量目標(biāo)值和實(shí)際值之間的誤差，調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，使得系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)和穩(wěn)定控制。反饋控制還可以使得系統(tǒng)對(duì)外部干擾和變化保持不敏感，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

反饋控制的實(shí)現(xiàn)方法，反饋控制有兩種方法：負(fù)反饋和正反饋。

1.負(fù)反饋

負(fù)反饋是應(yīng)用最廣泛的一種控制方法。它通過比較目標(biāo)值和實(shí)際值之間的誤差來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定控制。具體實(shí)現(xiàn)中，負(fù)反饋將輸出信號(hào)和目標(biāo)值之間的誤差反饋回輸入端，通過比較誤差的大小來(lái)控制反饋信號(hào)的大小和方向。這樣可以保持系統(tǒng)輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和精度，避免產(chǎn)生過大或過小的偏差。

2.正反饋

正反饋是一種較少使用的控制方法，它對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。正反饋通過將輸出信號(hào)和目標(biāo)值之間的誤差反饋回輸入端，增強(qiáng)了原始輸入信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)輸出信號(hào)不斷增大，直到系統(tǒng)失控為止。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，正反饋很少使用。

反饋控制作為控制系統(tǒng)中的一種重要方法，可以提高系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和可靠性。負(fù)反饋是最常用的一種反饋控制方法，能夠通過測(cè)量目標(biāo)值和實(shí)際值之間的誤差來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)，從而使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定控制。與此相比，正反饋則對(duì)系統(tǒng)的控制不利，很少使用。

Buck電路是一種廣泛使用的DC-DC轉(zhuǎn)換器，它通過控制開關(guān)元件的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)降低輸入電壓。為了維持穩(wěn)定的輸出電壓，反饋控制方法在Buck電路中扮演著核心角色。

Buck電路主要由四個(gè)主要部件組成：一個(gè)開關(guān)元件(通常是MOSFET)，一個(gè)電感器，一個(gè)二極管和一個(gè)電容器。開關(guān)元件控制電流流向電感器和負(fù)載，而電感器則存儲(chǔ)能量并在開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)釋放能量。二極管允許在開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)繼續(xù)向負(fù)載供電，而電容器則平滑輸出電壓。

反饋控制是確保Buck電路輸出電壓穩(wěn)定的關(guān)鍵。它通過比較期望的輸出電壓(參考電壓)與實(shí)際輸出電壓，并調(diào)整開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種調(diào)整確保了輸出電壓即使在輸入電壓或負(fù)載變化時(shí)也能保持恒定。模擬反饋控制是最早的控制方法之一，它使用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋。這種方法簡(jiǎn)單且成本較低，但可能受到溫度和電源變化的影響，導(dǎo)致精度下降。

隨著微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字反饋控制成為了一種流行的選擇。數(shù)字控制允許更復(fù)雜的算法實(shí)現(xiàn)，如PID控制，它可以提供更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。然而，數(shù)字控制需要更多的硬件資源和處理能力。

混合反饋控制結(jié)合了模擬和數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)。它通常使用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，而數(shù)字電路則用于精確控制和調(diào)整。這種方法提供了靈活性和準(zhǔn)確性，但可能比純模擬或純數(shù)字控制更復(fù)雜。反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)是Buck電路中的關(guān)鍵部分，它包括一個(gè)電壓分壓器和一個(gè)比較器。電壓分壓器將輸出電壓降低到可以由比較器處理的水平，而比較器則比較參考電壓和分壓后的輸出電壓。

誤差放大器，誤差放大器是反饋網(wǎng)絡(luò)的一部分，它放大參考電壓和分壓后的輸出電壓之間的差異。這個(gè)誤差信號(hào)隨后用于控制開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)調(diào)整反饋控制回路。這通常涉及到使用RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)設(shè)置系統(tǒng)的帶寬和相位裕度。

控制策略，比例控制(P控制)，比例控制是最簡(jiǎn)單的控制策略，它直接將誤差信號(hào)與開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間成比例地關(guān)聯(lián)。這種方法簡(jiǎn)單，但可能導(dǎo)致輸出電壓的過沖和欠沖。

比例-積分控制(PI控制)，PI控制通過添加積分項(xiàng)來(lái)改善P控制，這有助于消除穩(wěn)態(tài)誤差。然而，PI控制可能會(huì)增加系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。比例-積分-微分控制(PID控制)，PID控制是最先進(jìn)的控制策略之一，它結(jié)合了比例、積分和微分項(xiàng)。這種方法可以提供最佳的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性，但需要精確的參數(shù)調(diào)整。實(shí)際應(yīng)用中的考慮，在實(shí)際應(yīng)用中，選擇哪種反饋控制方法取決于多種因素，包括成本、性能要求、系統(tǒng)復(fù)雜性和環(huán)境條件。例如，對(duì)于需要快速響應(yīng)和高精度的應(yīng)用，可能需要使用數(shù)字或混合反饋控制。Buck電路中的反饋控制方法對(duì)于維持穩(wěn)定的輸出電壓至關(guān)重要。隨著技術(shù)的發(fā)展，控制策略和實(shí)現(xiàn)方法也在不斷進(jìn)步。設(shè)計(jì)者需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求來(lái)選擇最合適的反饋控制方法。