一种数字化抛物线电流控制器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种数字化抛物线电流控制器机器控制方法，包括变换器、模拟量采样及调理电路、控制器和数字模拟转换器，其中，所述变换器输出的负载电流经过模拟量采样及调理电路进行采集与调理，转化为模拟信号，所述数字模拟转换器将模拟信号转换为数字信号，控制器将数字信号与参考信号做差后得到误差信号，依据其计算变换器的下一个开关时刻，将控制器的定时器清零，并相应的改变开关状态。本发明专利技术只需要采用控制器自带的数字模拟转换器、模数变换器，无需外设数字模拟转换器、模数变换器、比较器、逻辑器件，大大降低了抛物线电流控制器的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字化抛物线电流控制器及其控制方法。
技术介绍
现有通常使用数字模拟转换器(DAC)产生抛物线，但是该方法对DAC的速度和精度要求很高，相应的硬件成本也高；要产生平滑的抛物线，对DAC数据更新速度的要求较高，这对控制器的要求也相应较高；此外还需要精度和速度较高的比较器和用来产生开关信号及死区的逻辑器件，这些都增加了抛物线电流控制器的成本。因此，现在急需一种能够产生平滑抛物线、低成本、高精度控制的抛物线电流控制器。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种数字化抛物线电流控制器及其控制方法，本专利技术将采样到的电流减去参考信号得到误差信号，通过计算得到下一开关时刻，能够减少对数字模拟转换器更新速度的而依赖，同时降低对控制器的要求，有效地降低了抛物线电流控制器的成本，同时增强了产生的抛物线的平滑度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种数字化抛物线电流控制器，包括变换器、模拟量采样及调理电路、控制器和数字模拟转换器，其中，所述变换器输出的负载电流经过模拟量采样及调理电路进行采集与调理，转化为模拟信号，所述数字模拟转换器将模拟信号转换为数字信号，控制器将数字信号与参考信号做差后得到误差信号，依据其计算变换器的下一个开关时刻，将控制器的定时器清零，并相应的改变开关状态。所述变换器为电压型变换器。所述控制器为DSP控制器。优选的，所述数字模拟转换器为DSP控制器自带的数字模拟转换器。所述DSP控制器包括数字模拟转换器、EPWM模块和定时器，其中定制器连接外部晶振，所述EPWM模块向变换器输送开关信号。所述变换器包括串联的第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关的中点通过电感连接模拟量采样及调理电路。一种数字化抛物线电流控制方法，包括以下步骤：采集负载电流，将其转换为数字信号后减去参考信号之后得到误差信号，使用计算补偿和采样点表达数字化抛物线载波，结合误差信号计算电流上升和下降阶段的电流误差，控制开关状态改变改变电流值，得到下一个开关时刻，同时定时器清零，相应地改变开关状态。所述方法中，将每个采样周期离散化到各个采样点的值，其与计算步长有关，利用采样点数目、计算步长表达数字化抛物线载波。所述方法中，在电流上升阶段，确定电流与正的抛物线确定相交时刻。在电流下降阶段，确定负的抛物线相交时刻。当电流误差大于零时，改变开关状态让电流减小，确定负的抛物线相交时刻，在该时刻判断电流误差，改变开关状态的同时为定时器清零，确定与正抛物线的相交时刻，再次判断电流误差，同时定时器清零，相应地改变开关状态，如此反复。本专利技术的有益效果为：(1)只需要采用控制器自带的数字模拟转换器、模数变换器就可以实现抛物线电流控制，无需外设数字模拟转换器、模数变换器、比较器、逻辑器件，大大降低了抛物线电流控制器的成本；(2)采用外设数字模拟转换器、模数变换器、比较器、逻辑器件来实现此控制，每一环节都存在大量的控制延时，本专利技术对此进行了优化。(3)该方法能避免对模拟外设更新换代的速度的依赖，数字离散度越高，生成的抛物线越平滑。附图说明图1为数字化抛物线电流控制的系统简化图。图2为数字化抛物线电流控制的原理图。图3为数字化抛物线电流控制的主流程图；图4为数字化抛物线电流控制的Epwm1中断处理流程图；图5为数字化抛物线电流控制的ADC中断处理流程图。图中1电压型变换器、2电感、3电源或负载、4模拟量采样调理单元、5DSP控制器、6外部晶振、7开关信号、5-1ADC模块、5-2EPWM模块、5-3时钟模块。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种数字化抛物线电流控制器，采用依次串联的电压型变换器、电感、电源或负载、模拟量采样调理单元、DSP控制器组成。其步骤包括：负载电流经过模拟量采样及调理电路，转换成DSP能够处理的模拟信号；经过DSP上自带的ADC，将负载电流转换成数字信号；该数字信号减去参考信号之后得到误差信号，送入数字化抛物线电流控制器与数字化抛物线载波进行比较，相交时刻即为下一个开关时刻，同时定时器清零，相应地改变开关状态，如此反复。先进行符号说明：T*：开关周期；t：连续时间；n：采样点；delt：计算步长；N：开关周期对应的采样点数。Up：正母线电压；Un：负母线电压；L：变换器端口串联电感；fpa(n·delt)：采样点n对应的抛物线函数值。在进行数字化控制时，需要将t离散化到各个采样点n的值，这是跟计算步长delt(即系统时钟)有关系的，所以在DSP控制时，t＝n·delt，而且T*＝N·delt。数字化抛物线载波表达式为：fpq(n·delt)=(Up-Un)·N·delt2L[nN-(nN)2]=Amp·delt[nN-(nN)2]]]>其中：1)电流上升阶段，数字化电流误差δ(n·delt)的表达式为：δp(n·delt)=kup·n·delt+δp0delt·delt]]>式中δp0表示电流上升阶段结束时的电流误差。在电感电流上升阶段，应与正的抛物线比较确定相交时刻n，即解下列方程：(Up-Un)·N2L[nN-(nN)2]=kup·n+δp0delt---(1)]]>2)电流下降阶段，数字化电流误差δ(n·delt)的表达式为：δn(n·delt)=kdn·n·delt+δn0delt·delt]]>式中δn0表示电流下降阶段结束时的电流误差。在电感电流下降阶段，应与负的抛物线比较确定相交时刻，即解下列方程：-(Up-Un)·N2L[nN-(nN)2]=kdn·n+δn0delt---(2)]]>数字化抛物线电流控制的原理图如图2所示。在a时刻，电流误差δ＝δpp＞0，应改变开关状态让电流减小，并利用式(2)计算出相交时刻b，在b时刻判断电流误差(图中δ＝δnp＜0)，改变开关状态的同时为定时器清零，然后利用式(1)确定出下一个相交时刻c，再次判断电流误差，同时定时器清零，相应地改变开关状态，如此反复。这里计算出来的相交时刻即为需要实时更新的EPWM周期寄存器的值。图3-图5为数字化抛物线电流控制的流程图。主流程主要是对系统进行各种初始化配置。包括设置系统时钟、端口初始化、配置EPWW和ADC，使能EPWM、ADC中断。每一次的开关状态改变系统都会进入EPWM中断处理子流程，将计数器重新清零，同时启动ADC转换。并且根据数字化抛物线电流控制器计算出来的开关时刻设置周期寄存器的值，达到计数周期后，再次改变开关状态，如此反复。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化抛物线电流控制器，其特征是：包括变换器、模拟量采样及调理电路、控制器和数字模拟转换器，其中，所述变换器输出的负载电流经过模拟量采样及调理电路进行采集与调理，转化为模拟信号，所述数字模拟转换器将模拟信号转换为数字信号，控制器将数字信号与参考信号做差后得到误差信号，依据其计算变换器的下一个开关时刻，将控制器的定时器清零，并相应的改变开关状态。

【技术特征摘要】
1.一种数字化抛物线电流控制器，其特征是：包括变换器、模拟量采样及调理电路、控制器和数字模拟转换器，其中，所述变换器输出的负载电流经过模拟量采样及调理电路进行采集与调理，转化为模拟信号，所述数字模拟转换器将模拟信号转换为数字信号，控制器将数字信号与参考信号做差后得到误差信号，依据其计算变换器的下一个开关时刻，将控制器的定时器清零，并相应的改变开关状态。2.如权利要求1所述的一种数字化抛物线电流控制器，其特征是：所述变换器为电压型变换器。3.如权利要求1所述的一种数字化抛物线电流控制器，其特征是：所述控制器为DSP控制器。4.如权利要求1所述的一种数字化抛物线电流控制器，其特征是：所述数字模拟转换器为DSP控制器自带的数字模拟转换器。5.如权利要求1所述的一种数字化抛物线电流控制器，其特征是：所述DSP控制器包括数字模拟转换器、EPWM模块和定时器，其中定制器连接外部晶振，所述EPWM模块向变换器输送开关信号。6.如权利要求1所述的一种数字化抛物线电流控制器，其特征是：所述变换器包括串联的第一开关和第二开关，所述第一开关和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙逢楠，刘耀辉，刘宁，张光辉，
申请(专利权)人：山东鲁能智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37