專利名稱：脈沖電源脈沖方向的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脈沖電源的控制方法，特別是涉及一種脈沖電源脈沖方向的控制方法。
背景技術：
脈沖電源在貴重金屬電鍍時有著很好的優(yōu)勢，而質(zhì)量良好的脈沖輸出波形起著至 關重要的作用，通常情況下需要輸出的方波如圖1所示，并且幅值和時間精度在內(nèi)方可 保證電鍍質(zhì)量?，F(xiàn)有的脈沖電源控制系統(tǒng)包括兩個PID (比例積分微分)控制器，分別控制輸出基 值和輸出峰值，而現(xiàn)有的脈沖電源控制方法在計算這兩個控制輸出值時存在著一個問題， 當A/D采樣電壓和電流的峰值和基值時，由于脈沖的紋波比較大，所以采樣會有較大的誤 差，即使經(jīng)過濾波后，控制信號仍存在誤差，尤其是在基值和峰值設置值非常接近的情況下。此外，雖然DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理)的AD采樣速度很 高，但是很難控制精確的AD采樣時間。在程序中有如果錯把輸出基值時刻的采樣值輸入到 了控制峰值的PID控制器中，那么PID控制器會錯把基值反饋當做峰值反饋值，接下來PID 控制器會試圖降低輸出，期望錯誤的基值反饋減小，這樣輸出峰值就會不斷的減小，同理輸 出基值則會不斷的增大，出現(xiàn)如圖2所示的脈沖倒向，基值大于峰值，整個控制器處于正反 饋狀態(tài)，很容易損壞機器。如何能創(chuàng)設一種采用閉環(huán)控制，既可保證脈沖輸出精度，又可避免脈沖倒向的新 的脈沖電源脈沖方向的控制方法，實屬當前重要研究課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種脈沖電源脈沖方向的控制方法，使其采用閉 環(huán)控制，并使得輸出峰值永遠不小于基值，既可保證脈沖輸出精度，又可避免脈沖倒向。為解決上述技術問題，本發(fā)明一種脈沖電源脈沖方向的控制方法，主要包括以下 步驟A.通過AD采樣電路獲取當前時刻t時刻的峰值采樣值，得到t時刻的峰值控制量OUT 峰值(t) ；B.通過AD采樣電路獲取t時刻的基值采樣值，并計算出t時刻峰值與基值的差值 控制量OUT峰-基(t) ；C.判斷OUT峰-基⑴，如果OUT峰-基(t)彡0，執(zhí)行步驟D，如果OUT峰-基 (t) <0，執(zhí)行步驟E;D.將0UT_(t)減去0UT__s(t)，結果做為t時刻的基值控制量OUT _ (t)，之后進行步驟F ；E.將0UT_ (t)做為t時刻的基值控制量0UT_ (t)，之后進行步 驟F ；F.將OUT峰值(t)和OUT基值(t)轉換并輸出。做為本發(fā)明的一種改進，所述的步驟A包括以下具體步驟:A1.設置峰值設定值； A2.通過AD采樣電路獲取當前時刻t時刻的峰值采樣值，并計算出該峰值采樣值與峰值設 定值的偏差值e峰值(t) ；A3.利用PID控制器處理e峰值(t)，得到ΔθυΤ_Λα) ；Α4.將上一 采樣時刻的峰值控制量0UT_tt(t-l)與A0UT_(t)的和，做為t時刻的峰值控制量OUT·
值⑴°
所述的步驟B包括以下具體步驟B1.設置峰值與基值的差值設定值；B2.通過AD 采樣電路獲取t時刻的基值采樣值，計算t時刻峰值與基值的差值，并進一步求得該差值相 對于上述差值設定值的偏差值；B3.利用另一個PID控制器處理e__s(t)，得到 Δ OUT峰-基(t) ；B4.將上一采樣時刻峰值與基值的差值控制量OUT峰-基(t-Ι)，減去Δ OUT (t)，結果做為t時刻峰值與基值的差值控制量0UT__s (t)。所述的步驟B3、B4之間，還包括以下步驟判斷Δ OUT峰-基⑴，如果Δ OUT峰-基(t) > 10，則將δ OUT峰-基(t)的值設定為10。所述的PID運算中，比例參數(shù)的取值范圍為5-10，積分參數(shù)的取值范圍為10-30， 微分參數(shù)的取值范圍為2-15。采用這樣的結構后，本發(fā)明脈沖電源脈沖方向的控制方法，采用閉環(huán)控制方式，使 得輸出峰值永遠不小于基值，既可保證脈沖輸出精度，又可避免脈沖倒向，從而更加適于實用。


圖1是脈沖電源通常的脈沖輸出波形示意圖。圖2是脈沖電源發(fā)生倒向現(xiàn)象時的脈沖輸出波形示意圖。
具體實施例方式上述僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，以下 結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明脈沖電源脈沖方向的控制方法，主要包括以下A F六個步驟。步驟A.通過AD采樣電路獲取當前時刻t時刻的峰值采樣值，得到t時刻的峰值
控制量OUTtttt⑴。較佳的，在本步驟中，還可以傳統(tǒng)的PID算法為基礎，采用如下步驟獲得精度更高
的OUT峰值⑴Al.設置峰值設定值；A2.通過AD采樣電路獲取當前時刻t時刻的峰值采樣值，并計算出該峰值采樣值 與峰值設定值的偏差值6 {|(0 ； A3.利用PID控制器處理e峰值(t)，得到Δ OUT峰值(t)；A4.將上一采樣時刻的峰值控制量OUT峰值(t-Ι)與Δ OUT峰值(t)的和，做為t時刻 的 OUTtttt (t)。具體來說，可采用以下具體公式公式一 · 公式二0UUT 峰值(t) = OUT 峰值(t-Ι) + Δ OUT 峰值(t)。其中，A0UT_ (t)為峰值控制量偏差；kp_為比例參數(shù)，取值范圍5-10 ；Ici _為 積分參數(shù)，取值范圍10-30 ;kdi#{t為微分參數(shù)，取值范圍2-15。kdi#{t可由本領 域技術人員按照常規(guī)操作，根據(jù)電源控制系統(tǒng)整定得出。步驟B.通過AD采樣電路獲取t時刻的基值采樣值，并計算出t時刻峰值與基值的差值控制量0UT__s(t)。較佳的，在本步驟中，也可以PID算法為基礎，采用如下步驟獲得精度更高的OUT
峰-基(t)Bi.設置峰值與基值的差值設定值；B2.通過AD采樣電路獲取t時刻的基值采樣值，計算t時刻峰值與基值的差值，并 進一步求得該差值相對于上述差值設定值的偏差值β. (t)；B3.利用另一個PID控制器處理e峰-基(t)，得至IJ Δ OUT峰-基⑴，更優(yōu)的，還可增力口 一對AOUT峰-基⑴的判斷過程，如果AOUT峰-基⑴> 10，則將AOUT峰-基⑴的值設定為 10，由于基值控制量OUT峰值(t)要由OUT峰-基⑴得出，對OUT峰-基⑴進行限制，可防止基 值輸出變化過快，避免輸出瞬間變化過大。B4.將上一采樣時刻峰值與基值的差值控制量OUT峰-基(t-Ι)，減去Δ OUT峰-基(t)， 結果做為t時刻的0UT__s(t)。具體來說，可采用如下具體公式公式三 公式四 其中，AOUT峰-基⑴為峰值與基值控制量差值的偏差；kp.基為比例參數(shù)，取值范 圍5-10 ;kii#_基為積分參數(shù)，取值范圍10-30 ;kd.基為微分參數(shù)，取值范圍2-15。C.判斷OUT峰-基⑴，如果OUT峰-基(t)彡0，執(zhí)行步驟D，如果OUT峰-基(t) <0，執(zhí) 行步驟E。D.將OUT峰值(t)減去OUT峰-基(t)，結果做為t時刻的基值控制量OUIi1l (t)，之后 進行步驟F。E.將OUT峰值⑴做為t時刻的基值控制量OUT基值(t)，之后進行步驟F。步驟C E可用公式表示為
Γηη411 八^^ ηπτ (t, pW峰值⑴一…‘基⑴(OUTm_&(t)>0)公式五=_7^ω<0)。F.將OUT峰值(t)和OUT基值(t)通過DA轉換器轉換為模擬信號輸出給PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)控制芯片，PWM控制芯片經(jīng)過隔離驅動變壓器驅動功率
管將功率輸出。實踐中，用戶可根據(jù)生產(chǎn)需要利用本發(fā)明獲得電流或電壓的峰值/基值控制量。 本發(fā)明不僅提高了脈沖輸出精度，更重要的改進是增加了脈沖方向的控制過程，即通過對 OUT峰-基(t)的負值取0，保持OUT基值(t)彡OUT峰值(t)，從而有效避免脈沖倒向。本發(fā)明的控制方法可轉化為如下C語言的形式DA_0UT_H+ = PID(&PID_H，&PV_H, &PS_H)；DA_H_L_Error- = PID(&PID_L，&PV_L, &PS_L)；if (DA_H_L_Error < 10){DA_H_L_Error = 10 ；}
if(PS_H-DA_H_L_Error < 0){DA_H_L_Error = 0 ；}DA_0UT_L = PS_H-DA_H_L_Error ；int PID (struct STRUCT_PID_C0NTR0LLER*p，Uintl6*sv，Uintl6*pv){long i = 0 ；long j = 0 ；(*p). E2 = (*p). El ;(*p). El = (*p). EO ;(*p). EO = *sv_*pv ；j = (*p). E0-(*p). El ;i = j * (*p). P ；j = (*p). EO ；j * = (*p). I ；i+ = j ；j = (*p) · EO-2* (*p) · El+ (*p) · E2 ；j* = (*p).D ；i+ = j ；tout+ = i ；(*p). OUT = (int) (tout/1000)；tout = tout% 1000 ；return (氺p). OUT ；}現(xiàn)有技術使用PID公式計算出的控制值是直接針對被控制對象的，就像程序中的
峰值控制程序，DA_0UT_H為峰值控制量，PV_H、PS_H分別為峰值采樣值和峰值設定值，PID_ H和PID_L同為一個STRUCT_PID_C0NTR0LLER結構，主要保存了基值和峰值PID控制器的 三個控制參數(shù)。針對脈沖倒向現(xiàn)象我們在計算脈沖基值控制量DA_0UT_L時輸出的控制值 并不是基值的控制值，而是根據(jù)基值采樣值PV_L和基值設定值PS_L通過PID來計算峰值 與基值的差值控制量DA_H_L_Err0r，這樣利用峰值控制量減掉這個差值便算出了基值控制 值，我們讓這個差值DA_H_L_Err0r為非負則會徹底的避免脈沖倒向這種現(xiàn)象。通過對控制 參數(shù)的整定實驗，其中還有一點需要注意，由于基值的控制輸出值是由峰值的控制值得出 的，這兩個PID控制器并不是獨立工作的，而是有相互關聯(lián)性的，因此要求對基值的控制速 度要略慢于對峰值的控制速度，這樣可以避免產(chǎn)生振蕩。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本 領域技術人員利用上述揭示的技術內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，或者采用具 體實施方式所列公式、程序之外的其他數(shù)學、編程方法實現(xiàn)本發(fā)明所述的控制方法，則均落 在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
一種脈沖電源脈沖方向的控制方法，其特征在于主要包括以下步驟A.通過AD采樣電路獲取當前時刻t時刻的峰值采樣值，得到t時刻的峰值控制量OT峰值(t)；B.通過AD采樣電路獲取t時刻的基值采樣值，并計算出t時刻峰值與基值的差值控制量OUT峰 基(t)；C.判斷OUT峰 基(t)，如果OUT峰 基(t)≥0，執(zhí)行步驟D，如果OUT峰 基(t)＜0，執(zhí)行步驟E；D.將OUT峰值(t)減去OUT峰 基(t)，結果做為t時刻的基值控制量OUT基值(t)，之后進行步驟F；E.將OUT峰值(t)做為t時刻的基值控制量OUT基值(t)，之后進行步驟F；F.將OUT峰值(t)和OUT基值(t)轉換并輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的脈沖電源脈沖方向的控制方法，其特征在于所述的步驟A包 括以下具體步驟Al.設置峰值設定值；A2.通過AD采樣電路獲取當前時刻t時刻的峰值采樣值，并計算出該峰值采樣值與峰 值設定值的偏差值e_(t)；A3.利用PID控制器處理e _ (t)，得到Δ OUTtl1l (t)；A4.將上一采樣時刻的峰值控制量OUT_tt(t-l)與A0UT_tt (t)的和，做為t時刻的峰值控制量OUTtttt⑴。
3.根據(jù)權利要求1所述的脈沖電源脈沖方向的控制方法，其特征在于所述的步驟B包 括以下具體步驟Bi.設置峰值與基值的差值設定值；B2.通過AD采樣電路獲取t時刻的基值采樣值，計算t時刻峰值與基值的差值，并進一 步求得該差值相對于上述差值設定值的偏差值(t)；B3.利用另一個PID控制器處理e峰-基(t)，得至IJ Δ OUT峰-基(t)； B4.將上一采樣時刻峰值與基值的差值控制量0UT__s(t-l)，減去A0UT__s(t)，結 果做為t時刻峰值與基值的差值控制量0UT__s (t)。
4.根據(jù)權利要求3所述的脈沖電源脈沖方向的控制方法，其特征在于所述的步驟B3、 B4之間，還包括以下步驟判斷Δ OUT峰-基⑴，如果Δ OUT峰-基⑴> 10，則將Δ OUT峰-基⑴的值設定為10。
5.根據(jù)權利要求2-4任一項所述的脈沖電源脈沖方向的控制方法，其特征在于所述的 PID運算中，比例參數(shù)的取值范圍為5-10，積分參數(shù)的取值范圍為10-30，微分參數(shù)的取值 范圍為2-15。全文摘要
本發(fā)明是有關于一種脈沖電源脈沖方向的控制方法，主要包括以下步驟A.獲取峰值采樣值，得到峰值控制量OUT峰值(t)；B.獲取基值采樣值，并計算出峰值與基值的差值控制量OUT峰-基(t)；C.如果OUT峰-基(t)≥0，執(zhí)行步驟D，如果OUT峰-基(t)＜0，執(zhí)行步驟E；D.將OUT峰-值(t)減去OUT峰-基(t)，結果做為t時刻的基值控制量OUT基值(t)，之后進行步驟F；E.將OUT峰-值(t)做為OUT基值(t)，之后進行步驟F；F.將OUT峰值(t)和OUT基值(t)轉換并輸出。本發(fā)明脈沖電源脈沖方向的控制方法，采用閉環(huán)控制方式，使得輸出峰值永遠不小于基值，既可保證脈沖輸出精度，又可避免脈沖倒向，從而更加適于實用。
文檔編號H02M9/00GK101895225SQ20101013251
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權日2010年3月24日
發(fā)明者朱曉洪, 鄭雷 申請人:北京華浩森淮安科技有限公司