一種基于dsp控制的均流控制裝置及控制方法
【專利摘要】一種基于DSP控制的均流控制裝置及控制方法。裝置包括信號(hào)采樣電路、電流信號(hào)調(diào)理電路、DSP控制器、均流輸出信號(hào)調(diào)理電路、二極管和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路。本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置及其控制方法能夠在鐵路信號(hào)設(shè)備供電電源控制的輸出并聯(lián)條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流。由于電源模塊均流調(diào)節(jié)速度很慢，當(dāng)電源模塊數(shù)量增加或減少時(shí)，電源模塊會(huì)自動(dòng)重新均流，因此不會(huì)影響使用效果，另外當(dāng)電源模塊總負(fù)載超過電源模塊所能提供的電流時(shí)，均流功能會(huì)暫時(shí)退出。上述控制方法能夠穩(wěn)定地控制電源模塊的均流特性。理論上并聯(lián)的電源模塊不受數(shù)量限制，可提高電源模塊使用效率，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
一種基于DSP控制的均流控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于DSP控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于DSP控制的均流控制裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電源模塊是以鐵路信號(hào)電源屏的配套?？?，該模塊為鐵路信號(hào)設(shè)備提供直流24V電源，以滿足鐵路信號(hào)電源系統(tǒng)對(duì)24V直流電源的相關(guān)技術(shù)要求。電源模塊是采用移相全橋軟開關(guān)技術(shù)的開關(guān)電源，主要由輸入防雷、輸入濾波、前級(jí)AC/DC變換電路、后級(jí)DC/DC隔離變壓器變換電路、輔助電源、顯示功能電路、風(fēng)扇控制電路和控制電路組成。為了提高電源模塊的可靠性，該模塊還設(shè)有完善的保護(hù)功能，對(duì)于關(guān)鍵保護(hù)功能采用軟硬件雙級(jí)保護(hù)措施。
[0003]現(xiàn)階段，直流電源主要采用傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是存在控制參數(shù)一致性差，故障定位不準(zhǔn)確，效率低等問題。隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為了使鐵路領(lǐng)域的高頻開關(guān)電源能夠跟上開關(guān)電源的發(fā)展，提高開關(guān)電源的技術(shù)含量和智能水平，開發(fā)帶單片機(jī)采用軟開關(guān)技術(shù)的電源已經(jīng)迫在眉睫。根據(jù)實(shí)際工況負(fù)載需求，開關(guān)電源輸出會(huì)將多電源模塊并聯(lián)在一起作為輸出使用，由于每一個(gè)模塊輸出阻抗不同，電源模塊并聯(lián)過程中每一個(gè)模塊負(fù)擔(dān)的負(fù)載能力不同。為了使每一個(gè)模塊平均分擔(dān)負(fù)載電流，則必須采用輸出負(fù)載均流技術(shù)，但目前尚缺少自主創(chuàng)新研制出的數(shù)字化均流高頻開關(guān)電源，以解決多電源模塊并聯(lián)在工作過程中存在的均流問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于DSP控制的均流控制裝置及控制方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置包括:信號(hào)采樣電路、電流信號(hào)調(diào)理電路、DSP控制器、均流輸出信號(hào)調(diào)理電路、二極管和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路，其中:信號(hào)采樣電路為電流信號(hào)采樣電路，其輸入端接收單個(gè)電源模塊輸出的電流信號(hào)，輸出端與電流信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接;電流信號(hào)調(diào)理電路、均流輸出信號(hào)調(diào)理電路和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路均為信號(hào)調(diào)理器，電流信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與DSP控制器和均流輸出信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接；均流輸出信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與二極管的陽極連接，二極管的陰極與均流母線連接;均流輸入信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與二極管的陰極連接，輸出端與DSP控制器連接。
[0006]所述的信號(hào)采樣電路包括電流采樣裝置。
[0007]所述的電流信號(hào)調(diào)理電路包括運(yùn)算放大器及外圍電路。
[0008]所述的DSP控制器包括DSP模擬量輸入及外圍輔助電路，其驅(qū)動(dòng)A、B和驅(qū)動(dòng)C、D端為DSP控制器控制輸出端，與電源模塊的控制電路相連接。
[0009]所述的均流輸出信號(hào)調(diào)理電路和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路均包括運(yùn)算放大器及外圍電路。
[0010]本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置所采用的控制方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟:
[0011]步驟I)信號(hào)采樣過程:DSP控制器采集電流信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)，并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，供均流環(huán)節(jié)使用；
[0012]步驟2)單機(jī)運(yùn)行過程:單機(jī)運(yùn)行過程即為只有一個(gè)電源模塊工作；由于此時(shí)均流母線上輸出的均流電壓值是單機(jī)電源模塊自身的電流值，所以在計(jì)算均流時(shí)，均流控制輸出為0，不起調(diào)節(jié)作用；
[0013]步驟3)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行過程:多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行是指有兩個(gè)以上的電源模塊輸出端并聯(lián)在一起工作；多機(jī)并聯(lián)輸出時(shí)由于所有電源模塊的均流母線被連接在一起，單一的電源模塊負(fù)載能力會(huì)有差異，因此電流值會(huì)不盡相同；根據(jù)電壓并聯(lián)原則，單點(diǎn)電壓高的電源模塊輸出會(huì)作為最終的均流輸出值；
[0014]步驟4)DSP控制器控制:首先將電流信號(hào)調(diào)理電路輸出信號(hào)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，然后求它們之間的差值，若差值超過規(guī)定好的誤差邊界，一般情況下就把邊界值賦值給誤差項(xiàng)，使其誤差項(xiàng)永遠(yuǎn)不會(huì)超過設(shè)定好的邊界值;一般邊界值設(shè)定不超過額定電流值的5%;得到上述的誤差項(xiàng)后，繼續(xù)將誤差項(xiàng)進(jìn)行二次濾波;濾波后將該值疊加到控制程序的參考電壓上，通過微調(diào)參考電壓值來調(diào)節(jié)電源模塊輸出電流。
[0015]本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置及其控制方法能夠在鐵路信號(hào)設(shè)備供電電源控制的輸出并聯(lián)條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流。由于電源模塊均流調(diào)節(jié)速度很慢，當(dāng)電源模塊數(shù)量增加或減少時(shí)，電源模塊會(huì)自動(dòng)重新均流，因此不會(huì)影響使用效果，另外當(dāng)電源模塊總負(fù)載超過電源模塊所能提供的電流時(shí)，均流功能會(huì)暫時(shí)退出。上述控制方法能夠穩(wěn)定地控制電源模塊的均流特性。理論上并聯(lián)的電源模塊不受數(shù)量限制，可提高電源模塊使用效率，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置所采用的控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置及控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置包括:
[0020]信號(hào)采樣電路2、電流信號(hào)調(diào)理電路3、DSP控制器4、均流輸出信號(hào)調(diào)理電路5、二極管6和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路8，其中:
[0021]信號(hào)采樣電路2為電流信號(hào)采樣電路，其輸入端接收單個(gè)電源模塊輸出的電流信號(hào)，輸出端與電流信號(hào)調(diào)理電路3的輸入端連接;電流信號(hào)調(diào)理電路3、均流輸出信號(hào)調(diào)理電路5和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路8均為信號(hào)調(diào)理器，電流信號(hào)調(diào)理電路3的輸出端與DSP控制器4和均流輸出信號(hào)調(diào)理電路5的輸入端連接;均流輸出信號(hào)調(diào)理電路5的輸出端與二極管6的陽極連接，二極管6的陰極與均流母線7連接;均流輸入信號(hào)調(diào)理電路8的輸入端與二極管6的陰極連接，輸出端與DSP控制器4連接。
[0022]所述的輸出電流信號(hào)I為電源模塊正常運(yùn)行時(shí)輸出的負(fù)載電流。
[0023 ]所述的均流母線7由多個(gè)用于單個(gè)電源模塊的基于DSP控制的均流控制裝置中二極管6的陰極用連接線并聯(lián)在一起而形成，其上的信號(hào)為電壓信號(hào)。
[0024]通過均流母線電壓的大小來調(diào)節(jié)并聯(lián)電源模塊的輸出電壓大小，以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)均流的功能。
[0025]所述的信號(hào)采樣電路2包括電流采樣裝置，用于將電源模塊的輸出電流信號(hào)I通過其上的電流采樣裝置變?yōu)殡妷盒盘?hào)；
[0026]電流信號(hào)調(diào)理電路3包括運(yùn)算放大器及外圍電路，用于將信號(hào)采樣電路2的輸出信號(hào)調(diào)理成DSP控制器4可以接收范圍內(nèi)的電壓信號(hào)。
[0027]DSP控制器4包括DSP模擬量輸入及外圍輔助電路;DSP控制器4主要是通過程序來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的均流功能，其上的驅(qū)動(dòng)A、B和驅(qū)動(dòng)C、D端為DSP控制器4的控制輸出端，與電源模塊的控制電路相連接，主要控制對(duì)象為電源模塊的均流信號(hào)，通過檢測(cè)到每個(gè)均流母線7上電壓的大小來實(shí)現(xiàn)。
[0028]均流輸出信號(hào)調(diào)理電路5包括運(yùn)算放大器及外圍電路，用于將輸出電流采樣信號(hào)調(diào)理成符合均流母線7輸出的電壓信號(hào)，一般不超過2V。
[0029]均流輸入信號(hào)調(diào)理電路8包括運(yùn)算放大器及外圍電路，用于將輸出均流母線電壓信號(hào)調(diào)理成符合DSP控制器4可以接收范圍內(nèi)的電壓信號(hào)。
[0030]所述的電流信號(hào)和電壓信號(hào)均為連續(xù)的幅值不超過3V的直流電壓信號(hào)。
[0031]如圖2所示，本發(fā)明提供的基于DSP控制的均流控制裝置所采用的控制方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟:
[0032]步驟I)信號(hào)采樣過程:DSP控制器4采集電流信號(hào)調(diào)理電路3的輸出信號(hào)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路8的輸出信號(hào)，并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，供均流環(huán)節(jié)使用；
[0033]步驟2)單機(jī)運(yùn)行過程:單機(jī)運(yùn)行過程即為只有一個(gè)電源模塊工作；由于此時(shí)均流母線7上輸出的均流電壓值是單機(jī)電源模塊自身的電流值，所以在計(jì)算均流時(shí)，均流控制輸出為0，不起調(diào)節(jié)作用；
[0034]步驟3)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行過程:多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行是指有兩個(gè)以上的電源模塊輸出端并聯(lián)在一起工作；多機(jī)并聯(lián)輸出時(shí)由于所有電源模塊的均流母線7被連接在一起，單一的電源模塊負(fù)載能力會(huì)有差異，因此電流值會(huì)不盡相同；根據(jù)電壓并聯(lián)原則，單點(diǎn)電壓高的電源模塊輸出會(huì)作為最終的均流輸出值，這種方法被稱為最大電壓均流法；
[0035]步驟4)DSP控制器控制:首先將電流信號(hào)調(diào)理電路3輸出信號(hào)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路8的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，然后求它們之間的差值，若差值超過規(guī)定好的誤差邊界，一般情況下就把邊界值賦值給誤差項(xiàng)，使其誤差項(xiàng)永遠(yuǎn)不會(huì)超過設(shè)定好的邊界值;一般邊界值設(shè)定不超過額定電流值的5%;得到上述的誤差項(xiàng)后，繼續(xù)將誤差項(xiàng)進(jìn)行二次濾波，目的是使均流調(diào)節(jié)的頻率更低一些;濾波后將該值疊加到控制程序的參考電壓上，通過微調(diào)參考電壓值來調(diào)節(jié)電源模塊輸出電流。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于DSP控制的均流控制裝置，其特征在于:所述的基于DSP控制的均流控制裝置包括:信號(hào)采樣電路(2)、電流信號(hào)調(diào)理電路(3)、DSP控制器(4)、均流輸出信號(hào)調(diào)理電路(5)、二極管(6)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路(8)，其中:信號(hào)采樣電路(2)為電流信號(hào)采樣電路，其輸入端接收單個(gè)電源模塊輸出的電流信號(hào)，輸出端與電流信號(hào)調(diào)理電路(3)的輸入端連接;電流信號(hào)調(diào)理電路(3)、均流輸出信號(hào)調(diào)理電路(5)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路(8)均為信號(hào)調(diào)理器，電流信號(hào)調(diào)理電路(3)的輸出端與DSP控制器(4)和均流輸出信號(hào)調(diào)理電路(5)的輸入端連接;均流輸出信號(hào)調(diào)理電路(5)的輸出端與二極管(6)的陽極連接，二極管(6)的陰極與均流母線(7)連接;均流輸入信號(hào)調(diào)理電路(8)的輸入端與二極管(6)的陰極連接，輸出端與DSP控制器(4)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP控制的均流控制裝置，其特征在于:所述的信號(hào)采樣電路(2)包括電流采樣裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP控制的均流控制裝置，其特征在于:所述的電流信號(hào)調(diào)理電路(3)包括運(yùn)算放大器及外圍電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP控制的均流控制裝置，其特征在于:所述的DSP控制器(4)包括DSP模擬量輸入及外圍輔助電路，其驅(qū)動(dòng)A、B和驅(qū)動(dòng)C、D端為DSP控制器(4)控制輸出端，與電源模塊的控制電路相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP控制的均流控制裝置，其特征在于:所述的均流輸出信號(hào)調(diào)理電路(5)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路(8)均包括運(yùn)算放大器及外圍電路。6.一種如權(quán)利要求1所述的基于DSP控制的均流控制裝置所采用的控制方法，其特征在于:所述的控制方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟: 步驟I)信號(hào)采樣過程:DSP控制器(4)采集電流信號(hào)調(diào)理電路(3)的輸出信號(hào)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路(8)的輸出信號(hào)，并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，供均流環(huán)節(jié)使用； 步驟2)單機(jī)運(yùn)行過程:單機(jī)運(yùn)行過程即為只有一個(gè)電源模塊工作；由于此時(shí)均流母線(7)上輸出的均流電壓值是單機(jī)電源模塊自身的電流值，所以在計(jì)算均流時(shí)，均流控制輸出為O，不起調(diào)節(jié)作用； 步驟3)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行過程:多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行是指有兩個(gè)以上的電源模塊輸出端并聯(lián)在一起工作;多機(jī)并聯(lián)輸出時(shí)由于所有電源模塊的均流母線(7)被連接在一起，單一的電源模塊負(fù)載能力會(huì)有差異，因此電流值會(huì)不盡相同；根據(jù)電壓并聯(lián)原則，單點(diǎn)電壓高的電源模塊輸出會(huì)作為最終的均流輸出值； 步驟4)DSP控制器控制:首先將電流信號(hào)調(diào)理電路(3)輸出信號(hào)和均流輸入信號(hào)調(diào)理電路(8)的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，然后求它們之間的差值，若差值超過規(guī)定好的誤差邊界，一般情況下就把邊界值賦值給誤差項(xiàng)，使其誤差項(xiàng)永遠(yuǎn)不會(huì)超過設(shè)定好的邊界值;一般邊界值設(shè)定不超過額定電流值的5% ;得到上述的誤差項(xiàng)后，繼續(xù)將誤差項(xiàng)進(jìn)行二次濾波;濾波后將該值疊加到控制程序的參考電壓上，通過微調(diào)參考電壓值來調(diào)節(jié)電源模塊輸出電流。
【文檔編號(hào)】H02M1/088GK105896945SQ201610219427
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】王樹桐
【申請(qǐng)人】北京國(guó)鐵路陽技術(shù)有限公司