多單片機(jī)直流電源控制板設(shè)計(jì)

3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 同步配合的實(shí)現(xiàn)
首先根據(jù)三相同步電壓信號(hào)向單片機(jī)提供中斷信號(hào)，在單片機(jī)響應(yīng)中斷以后，根據(jù)三相全控橋整流電路對(duì)觸發(fā)脈沖的要求來(lái)出觸發(fā)脈沖。每當(dāng)?shù)絘，b相的換相點(diǎn)時(shí)，如圖3(a)所示，a相與b相之間的相電壓比較會(huì)產(chǎn)生一下降沿信號(hào)給U18單片機(jī)的外部中斷1引腳(INT1)，通過(guò)中斷服務(wù)事件產(chǎn)生一個(gè)同步脈沖，同步脈沖送U20(AT89C52)，波形圖如圖7所示。

3．2 觸發(fā)脈沖移相及脈寬控制
該系統(tǒng)是通過(guò)改變單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)／計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到改變觸發(fā)角，從而改變直流電壓和直流電流的大小。
U18單片機(jī)產(chǎn)生的同步脈沖送到U20單片機(jī)，U20單片機(jī)通過(guò)將測(cè)量值與整定值進(jìn)行比較，比例調(diào)節(jié)，使得測(cè)量值等于整定值，同時(shí)產(chǎn)生移相脈沖給U23的外部中斷1(INT1)，響應(yīng)外部中斷1后，P1口就開始輸出第一個(gè)編碼脈沖，同時(shí)定時(shí)，對(duì)應(yīng)每60°發(fā)一個(gè)編碼脈沖，一直到最后一個(gè)編碼脈沖發(fā)送完成，再返回等待外部中斷1(INT1)的下一中斷請(qǐng)求，即上層機(jī)發(fā)送移相同步脈沖給U23單片機(jī)。脈沖編碼中采用雙脈沖編碼，實(shí)現(xiàn)雙脈沖觸發(fā)。在此過(guò)程中，T0作計(jì)數(shù)器用，計(jì)數(shù)滿N次則發(fā)觸發(fā)脈沖。N的計(jì)算方法如下：
已知：電源頻率f=50 Hz，晶振頻率F=8 MHz，定時(shí)為60°，則：

根據(jù)N值以及定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作模式，可以計(jì)算出定時(shí)／計(jì)數(shù)器的初值。
3．3 比例控制調(diào)節(jié)程序
為使輸出電壓／電流值和整定值吻合，在軟件控制中，使控制量正比于整定值與測(cè)量值之間的偏差，從而使實(shí)際輸出值不斷跟隨整定值，最終達(dá)到一致。另外，在該子程序中，系統(tǒng)啟動(dòng)后，在5 s之內(nèi)，調(diào)節(jié)子程序只允許控制量以一個(gè)單位為步長(zhǎng)，步進(jìn)增加，這樣可以防
止電壓上升過(guò)快，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。
控制量正比于測(cè)量值與整定值的偏差，理論上采用PID算法，調(diào)節(jié)用離散差分方程表達(dá)式如下：

式中：en，en-1，en-2分別為第n次，n-1次和，n-2次電壓的偏差值；KP，TI，TD分別為比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，T為采用周期。

4 結(jié)語(yǔ)
該直流電源控制板在設(shè)計(jì)中具有以下幾大突出特點(diǎn)：
(1)采用中斷功能：四片51系列單片機(jī)，每片有4個(gè)中斷源，如同步、移相、相序判別及缺相等信號(hào)的傳遞均利用中斷功能，從而明顯提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度和可靠性。
(2)A／D的分辨率為12位，定時(shí)器的最小計(jì)數(shù)間隔為1．5μs，小擾動(dòng)時(shí)電壓電流精度可達(dá)5‰。
(3)具有電源相序自動(dòng)識(shí)別、缺相自動(dòng)檢測(cè)、故障報(bào)警及狀態(tài)顯示等功能。
(4)多單片機(jī)控制設(shè)計(jì)，使單片機(jī)功能單一，提高了調(diào)節(jié)速度及系統(tǒng)性能的可靠性。