CN109687699B - 一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，属于电源控制器的技术领域，旨在提供一种大大减小动态冲击，提高电源可靠性的数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，其技术方案要点是S1：双环基准跟踪输出开始；S2：同时进行电压环和电流环计算，并分别计算出电压基准和电流基准；S3：S2中计算得出的电压基准和电流基准PI算法实时调节；S4：进行完S3的操作后，再循环回到S1中，直至调整到所控制电源设备稳定工作状态。具有以下优点：1、无须额外的硬件增加，可大大减小电压和电流的超调；2、电流控制环与电压控制环平滑、快速跟踪输出状态。3、电流控制环与电压控制环的基准软调整。

Description

一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法
技术领域
本发明涉及电源控制器的技术领域，特别涉及一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法。
背景技术
传统的电压电流的软启动过程只是在开机的一段时间软启动，软启动结束后电源进入固定电压基准和电流基准的输出。假设软启动结束后电源突然由空载切换至加载状态，此时由于电流基准处于固定的最大允许基准，电流基准和输出误差较大，PI调节器突然电流加大，会产生较大的电流冲击，对电源供应器的可靠性有潜在的威胁。
在传统带有恒流功能的恒压输出电源供应器中，控制方法上有电流与电压控制环，当输出状态（电压或电流）发生突变时，由于两个环路基准所决定的稳态和突变后的输出状态有较大偏移，环路受到比较大的扰动，调整过程中必然会带来大的动态响应（电压或电流），从而导致电流或电压存在较大超调。
传统恒流电流环或恒压压环并联的控制方法（环路输出较小者主控）中，随着输出状态的突变，环路的接管通常要经历比较大的动态才能使输出回到基准控制点。在这段时间中，不可避免的会产生较大的电流或电压过冲，使得设备有潜在的危险，对设备可靠性有一定影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，具有大大减小动态冲击，提高电源可靠性的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，具体步骤如下：
S1：双环基准跟踪输出开始；
S2：同时进行电压环和电流环计算，并分别计算出电压基准和电流基准；
S3：S2中计算得出的电压基准和电流基准PI算法实时调节；
S4：进行完S3的操作后，再循环回到S1中，直至调整到所控制电源设备稳定工作状态，
其特征在于：在S2中电压环和电流环的计算方法具体如下：
电压环计算步骤：
S21a：如果电压基准+软调节步长1＜=电压输出+跟踪允许误差1，则电压基准N+1=电压基准N+软调节步长1，否则电压基准N+1=电压输出+跟踪允许误差1；
S22a：如果电压基准N+1＞允许设定值1，则电压基准N+1=允许设置值1，便将电压基准N+1代入PI算法实时调节，否则保留S21a中的电压基准N+1代入PI算法实时调节；
电流环计算步骤：
S21b：如果电流基准+软调节步长2＜=电流输出+跟踪允许误差2，则电流基准N+1=电流基准N+软调节步长2，否则电流基准N+1=电流输出+跟踪允许误差2；
S22b：如果电流基准N+1＞允许设定值2，则电流基准N+1=允许设置值2，便将电流基准N+1代入PI算法实时调节，否则保留S21b中的电流基准N+1代入PI算法实时调节，
其中电压基准N+1和电流基准N+1为上一次电压环和电流环的计算结果，并作为环路迭代计算的历史信息。
通过采用上述技术方案，恒压控制环路和恒流控制环路对输出状态的实时跟踪，使环路稳态点一直跟随在输出状态附近，在大的负载切换（电压突变或电流突变）时，环路稳态点（基准）也跟随负载突变后，再经过程序设定把基准缓慢调整到需要输出的状态，避免了环路承受大的动态，减小了电源需要承受的动态冲击，起到了缓冲负载突变的作用，提高了电源的可靠性。
进一步的，所述电压基准的初始值为需要控制的电源设备的电压初始值；所述电流基准的初始值为需要控制电源设备的电流初始值。
通过采用上述技术方案，采集到初始值后，先赋值给电压基准，然后对电压基准和电流基准继续调整电源设备到正常工作状态。
进一步的，所述软调节步长1为所控制的电源设备的电压基准与将所控制的电源设备调节到电压基准的时间之比。
通过采用上述技术方案，用户可根据实际需求设定达到电压基准调整时间。
进一步的，所述跟踪允许误差1>软调节步长1，所述跟踪允许误差2>软调节步长2。
通过采用上述技术方案，能够保证软调节的有限性。
进一步的，所述跟踪允许误差1为电压基准正负偏差0.1～1%；所述跟踪允许误差2为电流基准正负偏差0.1～1%。
通过采用上述技术方案，在此偏差下保证整个软调节的过程较为平滑，对电源冲击较小。
进一步的，所述跟踪允许误差1为电压基准正负偏差0.4～0.6%；所述跟踪允许误差2为电流基准正负偏差0.4～0.6%。
通过采用上述技术方案，进一步提高整个软调节过程的平滑度。
进一步的，所述允许设定值1和允许设定值2均为从所控制的电源设备采集的参数。
通过采用上述技术方案，从所控制的电源设备中采集控制的参数，从而提高控制精度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、无须额外的硬件增加，可大大减小电压和电流的超调；
2、电流控制环与电压控制环平滑、快速跟踪输出状态；
3、电流控制环与电压控制环的基准软调整。
附图说明
图1是实施例中电流环与电流环基准实时跟踪输出流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例：一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，如图1所示，具体步骤如下：
本实施例中，电压环与电流环互相跟随的控制方法的控制方式为数字控制方式。
S1：双环基准跟踪输出开始，同时跟踪电压环和电流环。
S2：同时进行电压环和电流环计算，并分别计算出电压基准和电流基准；
电压环计算步骤：
S21a：如果电压基准+软调节步长1＜=电压输出+跟踪允许误差1，则电压基准N+1=电压基准N+软调节步长1，否则电压基准N+1=电压输出+跟踪允许误差1。
S22a：如果电压基准N+1＞允许设定值1，则电压基准N+1=允许设置值1，便将电压基准N+1代入PI算法实时调节，否则保留S21a中的电压基准N+1代入PI算法实时调节。
电流环计算方法：
S21b：如果电流基准+软调节步长2＜=电流输出+跟踪允许误差2，则电流基准N+1=电流基准N+软调节步长2，否则电流基准N+1=电流输出+跟踪允许误差2；
S22b：如果电流基准N+1＞允许设定值2，则电流基准N+1=允许设置值2，便将电流基准N+1代入PI算法实时调节，否则保留S21b中的电流基准N+1代入PI算法实时调节。
其中，电压基准的初始值为需要控制的电源设备的电压基准值；电流基准的初始值为需要控制电源设备的电流初始值。
电压基准N+1和电流基准N+1为上一次电压环和电流环的计算结果，并作为环路迭代计算的历史信息。
软调节步长1为所控制的电源设备的电压基准与将所控制的电源设备调节到电压基准的时间之比。
软调节步长2为所控制的电源设备的电流基准与将所控制的电源设备调节到电压基准的时间之比。
跟踪允许误差1>软调节步长1，跟踪允许误差2>软调节步长2。
跟踪允许误差1为电压基准正负偏差0.1～1%；进一步的，跟踪允许误差1为电压基准正负偏差0.4～0.6%。
跟踪允许误差2为电流基准正负偏差0.1～1%，进一步的，跟踪允许误差2为电流基准正负偏差0.4～0.6%。
允许设定值1和允许设定值2均为从所控制的电源设备采集的参数。
S3：S2中计算得出的电压基准和电流基准PI算法实时调节；
S4：进行完S3的操作后，再循环回到S1中，直至调整到所控制电源设备稳定工作状态，
本专利在传统的电压电流的软启动中加入双环基准实时跟踪输出，实时调节双环的基准值。以负载突然由空载转带载为例，当处于空载时，由于输出电流值几乎为0，电流基准+软调节步长2大于电流输出+跟踪允许误差2，此时电流基准一直被赋值在接近0的值。如此即使突然带载，电流基准也是从0慢慢增加至电流允许设定值2。由此达到避免突然加载引起的电流冲击。电压基准调节分析同上，通过这种新颖的控制方法，降低了对电力电子功率器件的冲击，从而提高设备的可靠性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，具体步骤如下：
S1：双环基准跟踪输出开始；
S2：同时进行电压环和电流环计算，并分别计算出电压基准和电流基准；
S3：S2中计算得出的电压基准和电流基准PI算法实时调节；
S4：进行完S3的操作后，再循环回到S1中，直至调整到所控制电源设备稳定工作状态，
其特征在于：在S2中电压环和电流环的计算方法具体如下：
电压环计算步骤：
S21a：如果电压基准+软调节步长1＜=电压输出+跟踪允许误差1，则电压基准N+1=电压基准N+软调节步长1，否则电压基准N+1=电压输出+跟踪允许误差1；
S22a：如果电压基准N+1＞允许设定值1，则电压基准N+1=允许设置值1，便将电压基准N+1代入PI算法实时调节，否则保留S21a中的电压基准N+1代入PI算法实时调节；
电流环计算步骤：
S21b：如果电流基准+软调节步长2＜=电流输出+跟踪允许误差2，则电流基准N+1=电流基准N+软调节步长2，否则电流基准N+1=电流输出+跟踪允许误差2；
S22b：如果电流基准N+1＞允许设定值2，则电流基准N+1=允许设置值2，便将电流基准N+1代入PI算法实时调节，否则保留S21b中的电流基准N+1代入PI算法实时调节，
其中电压基准N+1和电流基准N+1为上一次电压环和电流环的计算结果，并作为环路迭代计算的历史信息。
2.根据权利要求1所述的一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，其特征在于：所述电压基准的初始值为需要控制的电源设备的电压初始值；所述电流基准的初始值为需要控制电源设备的电流初始值。
3.根据权利要求1所述的一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，其特征在于：所述软调节步长1为所控制的电源设备的电压基准与将所控制的电源设备调节到电压基准的时间之比。
4.根据权利要求1所述的一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，其特征在于：所述跟踪允许误差1>软调节步长1，所述跟踪允许误差2>软调节步长2。
5.根据权利要求1所述的一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，其特征在于：所述跟踪允许误差1为电压基准正负偏差0.1～1%；所述跟踪允许误差2为电流基准正负偏差0.1～1%。
6.根据权利要求5所述的一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，其特征在于：所述跟踪允许误差1为电压基准正负偏差0.4～0.6%；所述跟踪允许误差2为电流基准正负偏差0.4～0.6%。
7.根据权利要求1所述的一种数字电压电流环实时跟踪输出状态软调整的控制方法，其特征在于：所述允许设定值1和允许设定值2均为从所控制的电源设备采集的参数。
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