基于單片機(jī)的智能大功率直流電源設(shè)計(jì)
(2)改進(jìn)的數(shù)字PI算法
標(biāo)準(zhǔn)PI算法一般不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求,比如在開機(jī)、停機(jī)或大幅度改變?cè)O(shè)定值時(shí),短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)偏差變化劇烈,容易造成較大的積分積累∑(Ek),使得控制輸出急劇變化,系統(tǒng)超調(diào)嚴(yán)重,動(dòng)態(tài)性能惡化。
為防止這一現(xiàn)象發(fā)生,常用積分分離法、超限削弱積分法和有效偏差法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)PI算法進(jìn)行改進(jìn),這在隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中較為常見。
由于本系統(tǒng)屬于恒值控制系統(tǒng),要求有軟起和軟停功能,利用上述改進(jìn)算法已不能滿足要求。為此,采用一種新的恒偏差算法。
恒偏差法和有效偏差法相類似。有效偏差法又叫逆算法。即當(dāng)控制量Uk越限時(shí),Uk取邊界值Umax或Umin.由該邊界值逆算出偏差值Ek'代替原來的偏差值Ek.然而,在恒偏差法中,是用經(jīng)過衰減后的Ek'去代替Ek.系統(tǒng)在階躍響應(yīng)時(shí),實(shí)際工作在過阻尼狀態(tài),從而減緩了在起、停時(shí)對(duì)主電路器件的沖擊。圖3示出兩種算法的階躍輸入響應(yīng)曲線。其中曲線(a)標(biāo)準(zhǔn)PI算法響應(yīng)曲線、曲線(b)恒偏差法響應(yīng)曲線。
圖3 系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線
?。?)PI參數(shù)的整定
?、俨蓸又芷赥
由于主電路輸出濾波網(wǎng)絡(luò)決定了系統(tǒng)輸出紋波的最大截止頻率f,所以根據(jù)香農(nóng)(Snon)定理可以決定采樣頻率的上限f1 =2f 工程上一般取f1=10f.
由于主電路參數(shù)已知,可求得:
其下限T2由8098軟件執(zhí)行時(shí)間決定。若采用12M晶振,平均每條語句執(zhí)行時(shí)間為2us,程序運(yùn)行大概需要500條語句,那么T2=1ms.所以:
1ms≤ T≤6ms
最終可通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來選擇了1的大小。
?、?比例因子Kp及積分時(shí)間常數(shù)Ti工程上常用臨界比例度法,對(duì)常數(shù)Kp和Ti進(jìn)行整定。即在閉環(huán)條件下,先暫時(shí)去掉積分作用,逐漸增大比例增益,直到閉環(huán)系統(tǒng)達(dá)到臨界穩(wěn)定狀態(tài),發(fā)生持續(xù)振蕩為止。記下此時(shí)的臨界增益Ku和振蕩周期Tu ,通過查表得到Kp=和Ti的近似值,然后由整機(jī)調(diào)試進(jìn)行修正。
本系統(tǒng)穩(wěn)壓閉環(huán)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果為:Ku =6,Tu=12.0ms.
查表可得:Kp=0.45 x Ku=2.7、Ti=Tu÷1.2=10ms.
通過整機(jī)調(diào)試,可得出遞推公式中參數(shù)A 、B的值為:A=3、B=2.
(4)算法
為簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì),在進(jìn)行8098軟件編程時(shí),采用無符號(hào)數(shù)算法。
3)穩(wěn)流方式(I)
穩(wěn)流方式又稱強(qiáng)充方式,系統(tǒng)作電流源閉環(huán)運(yùn)行,原理同上,不同的是積分時(shí)間常數(shù)要小一些,調(diào)節(jié)速度較快。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:Tu=6.0ms,Ti=5ms、A=4,B=2.
4)穩(wěn)壓穩(wěn)流自動(dòng)轉(zhuǎn)換(V/I)
當(dāng)電池虧電時(shí),系統(tǒng)以強(qiáng)充方式工作,電池電壓逐漸升高。當(dāng)超過設(shè)定值時(shí),改為浮充方式。
即系統(tǒng)能根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)選擇充電模式。圖4示出典型的二階段充電曲線。
圖4 蓄電池二階段充電曲線
5)工作方式記憶(M1.M2)
系統(tǒng)可存儲(chǔ)兩組常用數(shù)據(jù),即工作方式、電壓電流給定值、穩(wěn)壓穩(wěn)流轉(zhuǎn)換值、過壓過流值。
掉電時(shí)還能保護(hù)當(dāng)前的工作記錄。
6)軟起、軟停方式(SS)
按下該鍵,系統(tǒng)工作在軟停方式。觸發(fā)板將控制脈沖相位拉至最大,然后封鎖脈沖輸出。該鍵彈起,為軟起方式。控制輸出由最小慢慢升至給定值。
7)電池檢測(cè)方式(TEST)
系統(tǒng)能循環(huán)檢測(cè)電池電壓,由數(shù)碼管進(jìn)行顯示,也可通過串行口打印輸出,并有報(bào)警提示。
評(píng)論