PEMFC控制系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2018-09-11
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3.2 隔離采樣電路的設(shè)計(jì)
為了保證電路的可靠運(yùn)行，電壓的采樣最好能夠與控制電路隔離，這樣能夠避免主電路中大電流流過(guò)地線(xiàn)時(shí)壓降帶來(lái)的干擾。在本機(jī)中，通過(guò)電壓霍爾元件實(shí)現(xiàn)控制電路與主電路的隔離?；魻栯妷涸脑硎牵簩⒋箅娮璐穗妷杭盎魻栐脑叄玫皆呺娏?，該電流能在副邊產(chǎn)生一定比例的副邊電流，副邊電流流過(guò)電阻產(chǎn)生的壓降能夠反應(yīng)主電路的電壓值。所設(shè)計(jì)的DC／DC變換器的輸出直流電壓的采樣電路如圖5所示。
從圖5中的參數(shù)可以看出：
UADC1=Uo／10
經(jīng)過(guò)霍爾元件的隔離與運(yùn)放的處理后，送入DSP的A／D轉(zhuǎn)換電壓與主電路隔離，提高了整個(gè)電路的抗干擾能力。
3.3 PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)選擇
該DC／DC變換器的控制電路采用的是電壓?jiǎn)伍]環(huán)控制，將Gv(s)設(shè)計(jì)成PI控制器，它的參數(shù)選擇在很大程度上決定了DC／DC變換器的性能，因此它們的選擇在機(jī)器的研發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要。
在研制該機(jī)的過(guò)程中，本文是進(jìn)行參數(shù)選擇為：先選擇主電路的參數(shù)及采樣電路的參數(shù)，并且在Matlab中建立該DC／DC變換器的模型，再根據(jù)大致原則，對(duì)PI的參數(shù)先進(jìn)行大致的估計(jì)，不斷對(duì)PI的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。得到滿(mǎn)意的結(jié)果后，將該參數(shù)編程到DSP中，實(shí)際運(yùn)行后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，再稍微調(diào)整。最后得到的結(jié)果如下：
Gv(s)=5+20／s
在該參數(shù)下，用Matlab仿真后得到的滿(mǎn)載時(shí)結(jié)果如圖6所示。
從仿真波形可以看出，在該P(yáng)I參數(shù)設(shè)置下，所設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓基本上達(dá)到了所要求的5 V。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
研制的開(kāi)關(guān)電源輸入電壓48 V，輸出24 V空載，5 V電壓輸出電流0.5 A時(shí)測(cè)得的電壓波形如圖7所示。經(jīng)測(cè)量輸出電壓4.96 V，紋波電壓的峰峰值為Vp-p=35 mV。PEMFC發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)。其輸出端接開(kāi)關(guān)電源，5 V輸出接0.5 W負(fù)載時(shí)測(cè)得的電壓波形如圖8所示。經(jīng)測(cè)量，開(kāi)關(guān)電源的電壓輸出為5.01 V，其峰峰值電壓紋波經(jīng)測(cè)量為Vp-p=80 mV。
通過(guò)試驗(yàn)波形可以看出，研制的DC／DC開(kāi)關(guān)電源輸出電壓穩(wěn)定，能夠適應(yīng)PEMFC發(fā)電機(jī)的輸出特性，基本滿(mǎn)足控制系統(tǒng)對(duì)電源的需求。PEMFC輸出的直流電壓波形中毛刺很多，而且開(kāi)關(guān)電源的制作工藝有待進(jìn)一步完善。因此造成開(kāi)關(guān)電源輸出紋波較大。
5 結(jié) 語(yǔ)
設(shè)計(jì)了開(kāi)關(guān)電源的主電路結(jié)構(gòu)，及該開(kāi)關(guān)電源的濾波、整流等電路，給出了開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算了元器件參數(shù)并選擇型號(hào)，研制了電源樣機(jī)。對(duì)研制的開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行了性能測(cè)試，能夠適應(yīng)PEMFC發(fā)電機(jī)的輸出特性，滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的需求。
評(píng)論