稳流型开关电源控制系统研究
开关稳压电源控制电路
二、控制电路结构及原理
• 2、主从方式均流（主控制器稳压，其电压调节器
输出作为其他从控制器的电流参考信号，其他从电 源按照电流源运行，均流精度高，可达 0.5%。缺点 是主控制器一旦损坏，则系统瘫痪。）
输出过电压和欠电压通常由电源或负载的严重故障引
起，也应采用锁存器将故障信号锁存，一旦出现，应 立即停机报警，等待人工干预。
二、控制电路结构及原理
典型的过电压保护电路
R4 R1、R2构成的分压电路作为 R1 Ucc R3 Ui 输入电压Ui的检测电路，A A + Uo Ucc R2 点电压为UA=UiR2/(R1+R2)，R3、 C1 RP R4、 RP与比较器C1构成滞环 UH GND GND 比较电路。 调节RP可以改变过电压保 护的限值。 原理： UA*R4/(R3+R4)高于UH→比较器翻转→输出电压Uo变为电 源电压UCC。(虚断) 输入电压回落，UA+R3*(UCC-UH)/R4低于UH→比较器再次 翻转→输出电压Uo回到零。（虚短）
二、控制电路结构及原理
自动选主的主从均流法原理
• 各电源公用一个电压调节器，其输出作为电源的电流 给定，每个电源含有电流调节器，由于每个电源的电 流给定相同，因此各自输出电流是一样的。实际系统 中，每个电源都含有电压调节器，在运行时电压调节 器都处于工作状态，其输出通过均流母线仲裁处最大 值，对应最大值的是主机，其他电源为从机。
直流可调稳压电源的关键技术及研究进展
直流可调稳压电源的关键技术及研究进展
随着科技的不断发展，电子设备在我们的日常生活中扮演着越来越
重要的角色。而直流可调稳压电源作为电子设备供电的重要组成部分，对于保证设备的正常运行以及提供稳定的电气性能起着关键的作用。
本文将对直流可调稳压电源的关键技术及研究进展进行探讨。
一、直流可调稳压电源的概述
直流可调稳压电源是一种能够稳定输出恒定直流电压的电源设备。
它的主要作用是将市电或其他直流电源转化为设备所需要的恒定电压，并具备输出电流可调的功能。直流可调稳压电源广泛应用于诸如通信、工业自动化、医疗设备等领域。
二、直流可调稳压电源的关键技术
1. 电源拓扑结构设计
电源拓扑结构的设计决定了直流可调稳压电源的性能和稳定性。常
见的电源拓扑结构包括线性稳压、开关稳压和开关线性稳压等。其中，开关稳压电源在高效率和小体积方面具备优势，常被用于电子设备。
2. 控制回路设计
控制回路是直流可调稳压电源的核心部分，用于监测输出电压并进
行调整。常见的控制回路包括反馈控制回路和开环控制回路。反馈控
制回路通过采集输出电压信息并进行负反馈控制，实现电压的稳定输出。而开环控制回路则是根据设定数值直接调节输出电压。
3. 电流稳定技术
直流可调稳压电源除了需要稳定的电压输出，还需要具备良好的电流稳定性。电流稳定技术包括过流保护、短路保护以及负载调节等。这些技术能够保护电源和设备免受异常电流的损害，提高设备的可靠性和稳定性。
4. 效率和功率因数改进技术
为了提高直流可调稳压电源的能效和节能性能，近年来研究者们在效率和功率因数改进技术上做出了很多努力。例如，采用谐振转换器等高效转换技术，减少能量损耗；同时引入功率因数校正技术，提高设备对电网的利用率。
精通开关电源设计
精通开关电源设计
开关电源是一种常见的电源设计，它能够将输入的电能转换为需要的输出电能。精通开关电源设计需要具备以下几个方面的知识和技能。
首先，了解开关电源的工作原理是非常重要的。开关电源基本上由输入变压器、整流电路、滤波电路、开关电源控制器和输出调节器等部分组成。输入变压器将交流电转换为中间直流电压，经整流电路和滤波电路后得到平稳的直流电源。开关电源控制器通过控制开关管的通断频率和占空比来调节输出电压和电流。输出调节器对输出电流进行过流保护和稳压稳流调节。
其次，熟悉开关电源的常见拓扑结构，如Boost、Buck、Buck-Boost等。对于不同的应用场景和要求，选择适合的拓扑结构非常重要。例如，Boost拓扑适合将低电压升压到高电压的场景，而Buck拓扑适合将高电压降压到低电压的场景。
再次，掌握开关电源的关键器件选型和参数计算。开关电源设计中常用的器件有开关管、二极管、电感和电容等。选型合适的器件能够提高开关电源的效率和可靠性。同时，针对具体应用场景，需要计算和确定各个器件的参数，如开关管的额定电压和电流、电感的电感值和电阻、电容的容值等。
最后，掌握开关电源的故障排除和调试技巧。由于开关电源涉及到高频开关和复杂控制电路，容易出现故障。了解常见的故障原因和解决办法，并掌握使用示波器、万用表等仪器进行调试和测量的技巧，能够快速定位故障点并进行修复。
总之，精通开关电源设计需要具备对其工作原理的深入理解，熟悉拓扑结构和器件选型，能够进行参数计算和故障排除。通过不断学习和实践，提高开关电源设计的技能和水平。
电力系统灵敏度分析与稳定控制研究
电力系统灵敏度分析与稳定控制研究
随着电力系统规模的不断扩大和电力网络的复杂性增加，电力系统的稳定性和
安全性问题变得越发重要。电力系统的灵敏度分析与稳定控制研究成为了确保电力系统稳定运行的重要工具。本文将针对电力系统的灵敏度分析和稳定控制进行深入研究和讨论。
首先，电力系统的灵敏度分析是评估电力系统运行状态对各种扰动的响应程度
的重要手段。灵敏度分析通过计算电力系统各个参数的变化对系统响应的影响程度，帮助系统运营者准确地了解电力系统的稳定性和可靠性。通过灵敏度分析，可以了解到系统在面对不同扰动（如负荷变化、线路短路等）时的瞬时响应和长期稳定性，从而对系统的容错能力进行评估和优化。在实际运行中，利用灵敏度分析可以对电力系统的组态和参数进行调整，帮助系统运营者提前预防事故的发生，保证电力系统的稳定运行。
其次，稳定控制是电力系统中确保系统稳定运行的重要手段。稳定控制主要关
注电力系统在受到扰动后的恢复时间和过程。电力系统的稳定控制通常包括两个方面：一是主动调节，通过调整主动调节设备（如发电机励磁系统、换流变压器等）的参数来保持系统的稳定运行；二是自动调节，通过可编程控制器（PLC）或自动
化装置对系统进行监控和控制，当系统发生扰动时，自动发出命令对系统进行调整。
稳定控制可分为潮流稳定控制、动态稳定控制和静态稳定控制。潮流稳定控制
主要关注电力系统中的电流和电压的稳定性，通过调整电力系统中的潮流控制装置（如变压器、容抗器等）来保持系统的潮流平衡。动态稳定控制主要关注电力系统中的动态响应和振荡问题，通过调整发电机励磁系统和发电机转子的动态参数来保持系统的稳定运行。静态稳定控制主要关注电力系统中的电压和功率的平衡问题，通过调整电力系统中的静态补偿装置（如无功补偿电容器、同步电动机等）来保持系统的静态稳定性。
开关电源毕业论文
开关电源毕业论文
开关电源毕业论文
一、引言
近年来，由于电子产品的广泛应用，稳定的电源变得非常重要。目前，开关电源已成为电子产品中最常用的电源之一。开关电源具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高等优点，是电子产品中广泛应用的电源。本文旨在探讨开关电源的原理、特点、设计方法以及研究现状。
二、开关电源的原理
开关电源是一种将直流电转换为稳定的直流电的电源。一般情况下，开关电源由三个部分组成：变压器、整流电路和滤波电路。
1.变压器
开关电源中的变压器是一个关键部件，它可以将输入电压变高或变低。变压器通过变换输入电压的信号频率而实现电压变换。交流输入电压经过变压器的初级线圈，进入变压器的磁性芯，再经过变压器的次级线圈输出。因为变压器是通过变换输入电压的频率来实现电压变换的，所以变压器的次级电压可以高于或低于初级电压。变压器的设计需要根据电源输入电压和输出电压来进行。
2.整流电路
整流电路主要用于将变压器的次级电压转换为直流电压。整流电路一般有半波整流电路或全波整流电路两种方式。半波整流电路只对电压正半周期进行整流，而全波整流电路对整个电压周期进行整流。
3.滤波电路
滤波电路用于削减整流电路输出的脉动电压，使输出电压更加稳定。滤波电路通常使用电容和电感。电容作为一个储存电荷的器件，在高频信号中可以起到滤波的作用。电感则被用来解决低频噪声问题。
三、开关电源的特点
1.高效
由于开关电源是通过高速开关开关电流来控制输出电压的，所以开关电源具有高效率的特点。开关电源通常可达到90%以上的效率，而传统的直接变压器、整流储能电源则只能达到60%-70%的效率。
开关电源的反馈控制模式研究
开关电源的反馈控制模式研究
[摘要] 本文比较详细地说明了电压模式、峰值电流模式、平均电流模式、滞环电流模式、相加模式等pwm反馈控制模式的基本工作原理、发展过程、关键波形、性能特点及应用要点。
[关键词] 开关电源反馈控制模式控制
1.引言
pwm开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。pwm的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
2.开关电源pwm的五种反馈控制模式
一般来讲，根据选用不同的pwm反馈控制模式，电路中的输入电压、输出电压、开关器件电流、电感电流均可作为取样控制信号。输出电压在作为控制取样信号时，通常经过处理，得到电压信号，再经处理或直接送入pwm 控制器。电压运算放大器的作用有三：①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪
声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。③对整个闭环系统进行校正，使得闭环系统稳定工作。
2.1 电压模式控制pwm
开关稳压电源设计
开关稳压电源设计
1. 简介
开关稳压电源是一种常见的电源供应器件，能够将输入电压转换为相对稳定的输出电压。它广泛应用于电子设备、计算机系统和通信设备等领域。本文将介绍开关稳压电源的原理、设计要点和常见的设计流程。
2. 开关稳压电源的原理
开关稳压电源的工作原理是通过开关管的开关动作来调节输出电压的稳定性。它主要由输入滤波电路、开关管、输出滤波电路和反馈控制系统等几个模块组成。
2.1 输入滤波电路
输入滤波电路用于滤除输入电源中的高频噪声和干扰信号，确保输入电压的稳定性和纹波水平。
2.2 开关管
开关管作为核心元件，通过不断地开关和关闭来控制输出电压。常用的开关管包括MOSFET和BJT。
2.3 输出滤波电路
输出滤波电路用于滤除开关管开关动作带来的高频纹波信号，使输出电压更为稳定。
2.4 反馈控制系统
反馈控制系统负责对输出电压进行监测和控制，通过反馈调节开关管的开关频率和占空比，以保持输出电压的稳定。
3. 开关稳压电源的设计要点
在设计开关稳压电源时，需要考虑以下几个要点：
3.1 输出电压的稳定性
开关稳压电源的一个重要指标是输出电压的稳定性。通常情况下，输出电压的波动范围应控制在一定的误差范围内，以确保电源的可靠性和稳定性。
3.2 纹波和噪声水平
纹波和噪声是评估电源输出质量的重要指标。设计时需要采取合适的滤波措施，使得输出电压的纹波和噪声水平尽可能低。
3.3 效率
开关稳压电源的效率是另一个需要考虑的重要因素。高效率能够提高电源的能
量利用效率，减少能量损耗。
3.4 过压保护和过流保护
为了保护电源和负载设备的安全，应加入过压保护和过流保护电路。当输出电
uc3842电流型开关电源中电压反馈电路的设计
uc3842电流型开关电源中电压反馈电路的设计
在传统的电压型控制中，只有一个环路，动态性能差。当输入电压有扰动时，通过电压环反馈引起占空比的改变速度比较慢。因此，在要求输出电压的瞬态误差较小的场合，电压型控制模式是不理想的。为了解决这个问题，可以采用电流型控制模式。电流型控制既保留了电压型控制的输出电压反馈,又增加了电感电流反馈,而且这个电流反馈就作为PWM控制变换器的斜坡函数，从而不再需要锯齿波发生器，使系统的性能具有明显的优越性。电流型控制方法的特点如下:
1、系统具有快速的输入、输出动态响应和高度的稳定性；
2、很高的输出电压精度；
3、具有内在对功率开关电流的控制能力；
4、良好的并联运行能力。
di直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化。电压反由于反馈电感电流的变化率dt
馈回路中，误差放大器的输出作为电流给定信号，与反馈的电感电流比较，直接控制功率开关通断的占空比，所以电压反馈是电流型电源设计中很重要的问题。本文介绍使用电流型控制芯片uc3842时，电压反馈电路的设计。
一、uc3842简介
图1为UC3842PWM控制器的内部结构框图。其内部基准电路产生＋5V基准电压作为UC3842内部电源，经衰减得2.5V电压作为误差放大器基准，并可作为电路输出5V/50mA的电源。振荡器产生方波振荡，振荡频率取决于外接定时元件，接在4脚与8脚之间的电阻R 与接在4脚与地之间的电容C共同决定了振荡器的振荡频率，f=1.8/RC。反馈电压由2脚接误差放大器反相端。1脚外接RC网络以改变误差放大器的闭环增益和频率特性，6脚输出驱动开关管的方波为图腾柱输出。3脚为电流检测端，用于检测开关管的电流，当3脚电压≥1V 时，UC3842就关闭输出脉冲，保护开关管不至于过流损坏。UC3842PWM控制器设有欠压锁定电路，其开启阈值为16V，关闭阈值为10V。正因如此，可有效地防止电路在阈值电压附近工作时的振荡。
plc开关电源工作原理
plc开关电源工作原理
PLC开关电源的工作原理如下：
1. 输入电源：PLC开关电源通常使用交流电源作为输入。输入电源的电压和频率根据具体的PLC型号和要求而定。
2. 整流滤波：输入电源经过整流滤波电路将交流电转换为直流电，并通过滤波电路去除电源中的纹波和噪声，以确保电源输出的稳定性和纯净性。
3. 直流电压调节：通过电源内的调节电路对直流电进行稳压和稳流操作，以确保电源输出的电压和电流在一定范围内保持稳定。
4. 输出电源：稳定的直流电经过输出电路供给给PLC系统的各个电路和设备。输出电路根据具体的PLC需求，通常包括多个电压和功率等级的输出端口，以供应不同电路的需求。
5. 保护电路：PLC开关电源通常会内置多种保护电路，如过流保护、过压保护、过热保护等，以确保电源和PLC系统的安全运行。当电流、电压或温度超过设定阈值时，保护电路会自动切断电源输出，防止损坏PLC系统或引起安全事故。
6. 控制电路：PLC开关电源还包括可编程的控制电路，用于监控和控制整个电源系统的工作状态。控制电路可以根据需要进行开关控制、电压和电流调节等操作，以满足不同的PLC 系统需求。
总的来说，PLC开关电源通过整流滤波、稳压稳流、保护和控制等环节，将输入的交流电源转换为稳定的直流电，并保证其输出的稳定性、可靠性和安全性，以供给给PLC系统的各个电路和设备使用。
稳流控制系统介绍
稳流统制系统形成及通讯训练大目之阳早格格创做
1、稳流系统组成
2、鼓战电抗器处事本理
3、稳流统制器组成及稳流本理
4、稳流统制系统步调及运止办法
稳流统制系统形成及通讯
电能是电解铝死产的要害能源，电解铝死产采与的是直流电，电能成本约占电解铝总成本的30%-40%.铝电解死产供电有以下个性：①矮电压、大电流的直流电；②直流电能死产的连绝性；③直流电能供给的恒流性.
暂时海内庞大整流设备有二种整流办法：①整流变+可控硅整流，②整流变（调压启关）+自鼓战电抗器+二极管整流.电流的统制办法普遍采与恒流统制，恒定直流电流的安排办法普遍为整流变压器有载调压启关与自鼓战电抗器相分离的办法，有载调压为直流电压的细调，自鼓战电抗器为直流电压的细调，自鼓战电抗器是直流电流恒流统制的主要真止元件，安排直流电压的范畴约为50～70V.
综上所述，稳流系统=有载调压启关+自鼓战电抗器+稳流统制系统
一、鼓战电抗器
1．鼓战电抗器必须真止以下本能：
1 正在有载调压分接启关的直流级好电压范畴内起到细调效率；
2 缩小有载调压分接启关的动做次数，以延少其检建周期战使用寿
命，为此鼓战电抗器的调压范畴应大于有载调压启关的直流级好电压（每调一档电压好正在12-16V），常常没有小于二级好电压，共时也没有该小于电解一个阳极效力的电压（40-50V直流电压）；
3 矫正电网电压短时动摇所引起的电解直流电震动摇；
4 矫正各整流机组之间或者共一机组二整流拆置之间的背荷调配没有均.
2．处事本理
鼓战电抗器是利用铁磁物量磁化直线的非线性战鼓战个性，以较小的直流功率去统制较大的接流背载的一种电器，即利用铁磁物量的磁导率没有是常数那一个性而处事的.鼓战电抗器属于接直流共时磁化的非线性电抗器，与背载串联，用去安排背载的电流战功率，不妨把鼓战电抗器瞅成一个可统制的阻抗，但是它利害线性的，没有克没有及用近似线性的电抗器的观念去阐明鼓战电抗器.
电力系统安全稳定控制与优化研究
电力系统安全稳定控制与优化研究
电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它为我们的生活提供了
稳定可靠的电力供应。然而，随着电力系统规模的不断扩大和复杂度
的增加，安全稳定控制就成为了一个日益重要的课题。本文将探讨电
力系统安全稳定控制与优化的研究现状和未来发展趋势。
首先，我们需要了解电力系统的基本概念。电力系统由发电厂、输
电线路、变电站和配电网等组成，其目的是将发电的电能输送到用户
终端。然而，电力系统在运行过程中面临着各种挑战，包括电网故障、电压暂降、频率波动等问题，这些问题可能导致电力系统崩溃或供电
中断，对社会经济产生严重影响。
为了确保电力系统的安全稳定运行，研究人员提出了许多控制与优
化方法。其中，最常见的方法是基于传统的PID控制器。PID控制器
通过测量电网状态变量，如电压和频率，来调节发电机和负荷之间的
平衡。然而，PID控制器在处理复杂的非线性电力系统时存在一些局限性，因此需要更高级的控制算法。
一种广泛应用的高级控制算法是基于模型的预测控制（MPC）。MPC利用数学模型和实时测量数据来预测电力系统未来的发展趋势，
并采取相应的控制策略来保持系统的稳定。MPC具有较高的鲁棒性和
适应性，可以处理电力系统中的非线性和时变因素。然而，MPC算法
的实施需要大量的计算和数据处理，对实时性要求较高。
除了控制算法，还有一些优化方法可以提高电力系统的安全稳定性。其中，最常用的优化方法是以最小化成本或最大化效益为目标的最优
潮流分析。最优潮流分析通过优化发电机出力和负荷分配来实现电力
系统的最优运行。它可以提高电网利用率、降低能耗，并减少对传输
基于智能变电站交直流一体化电源系统研究
基于智能变电站交直流一体化电源系统研究
发布时间：2022-11-07T02:22:10.584Z 来源：《工程管理前沿》2022年13期7月作者：李明
[导读] 变电站内部供电系统的稳定运行是供电可靠的前提
李明
国网山西省电力公司晋中供电公司山西晋中 030600
摘要：变电站内部供电系统的稳定运行是供电可靠的前提。近年来，随着互联网与自动化技术的发展，数字化与智能化设备被大量的应用于变电站中，为提高电源管理的可靠性具有积极的意义。传统变电站电源系统由直流部分、交流部分、UPS、通信系统等构成。各个子系统的设计制造到现场的安装调试由不同的生产厂家对应负责，后期运行维护也由相应的专业人员负责检修。随着智能变电站系统的成熟发展，较多智能变电站在投运后逐步提出了交直流一体化电源设计。本文基于智能变电站交直流一体化电源系统研究展开论述。
关键词：智能变电站；交直流一体化；电源系统研究
1 引言
目前变电站在不断发展和完善的新技术的支撑下，供电稳定性得以全面提升，其智能化、自动化水平不断提高，为用电安全打下牢固的基础。但随着用电规模的不断扩大为电力运行质量的要求逐渐提高，交直流一体进入了新的研究阶段，智能变电站交直流一体化电源系统实现了自动切换、启动设备，高效的满足了传唤供电及安全用电需求，交直流一体化电源系统主要由四类电源构成（包括通信电源、交／直流电源、交流不间断电源），主要负责将各类稳定可靠的电源提供给变电站，各电源子系统的后备电源共用一套蓄电池组，对交流电源进行分配或变换处理（通过使用电源变换器实现），转换成所需电压等级（AC380V、AC220V、DC220V）。通过配置一体化电源监控系统实现实时测量、控制功能，以确保系统正常运行。
开关电源电路拓扑结构研究
绪论
开关电源是一种由占空比控制的开关电路构成的电能变换装置，用于交流—直流或直流—直流电能变换，通常称其为开关电源（Switched Mode Power Supply-SMPS）。其功率从零点几瓦到数十千瓦，广泛用于生活、生产、科研、军事等各个领域。彩色电视机、VCD播放机等家用电器、医用X光机、CT机，
各种计算机设备，工业用的电解、电镀、充电、焊接、激光等装置，以及飞机、卫星、导弹、舰船中，都大量采用了开关电源。
开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或
稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行
控制。开关电源的这一技术特点使其同其他形式的电源，如采用调整管的线性
电源和采用晶闸管的相控电源相比具有效率高和体积小、重量轻两个明显的优点。因为具有这些优点，开关电源的应用越来越广泛，大有取代线性电源和相
控电源的趋势。值得注意的是，开关电源的输出噪声和纹波一般比线性电源大，所以在需要非常低的噪声与纹波（如纹波峰峰值要小于5~10mV）的情况下，仍
需要线性电源，由于大功率全功率非常大（1MW以上）时，仍需采用相控电源。但随着控制技术和元器件技术的不断发展，开关电源的各方面的性能都在不断
提高，容量也在不断扩大。
开关电源的开关管工作在高速的通与断两种状态，所以称为开关电源，其
原理是用整流电路先把交流变成直流，再用开关管把直流电变成高频的直流电，这个高频直流在通过开关变压器时，在次级感应出交流电流，再通过整流滤波后，变成平稳的直流电，同时有控制电路根据输出电压调整开关管的通与断的
基于MCU控制的开关电源稳压电路设计
基于MCU控制的开关电源稳压电路设计作者：李淑红邢军
来源：《现代电子技术》2015年第22期
摘要：设计了一款基于MCU控制的开关电源稳压电路，该系统主要由整流滤波电路、推挽式功率变换电路和控制电路组成，并通过MCU调节PWM控制开关电源输出电压。MCU 输出的数字信号通过DAC0832转换为模拟信号，该模拟信号作为开关控制芯片SG3525第二管脚的基准电压，SG3525根据基准电压的变化自动产生PWM控制脉冲，调节开关管的输出脉宽，从而达到调节输出电压的目的。实验表明，输出电压可调范围为28～36 V，最大输出电流Imax=15 A，开关电源的效率为η=89%。
关键词：开关电源； MCU； SG3525；稳压电路
中图分类号： TN702⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）22⁃0139⁃03 传统的开关稳压电源通常以模拟脉宽调制芯片为核心控制开关电路、整流电路等完成稳定电压输出。随着数字控制技术的发展，单片机、数字信号处理器等数字芯片也逐渐参与到开关电源的设计当中，带来了可编程性、高集成度、高扩展性等优点。本文设计了一种基于
AT89S51单片机芯片的智能开关稳压电源，该电源以微控制器（MCU）为核心，利用单片机AT89S51与SG3525专用控制芯片相配合，实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合。充分发挥了数字信号处理器及微控制器的优势，该电源具有高输出精度、高效率、自动调压、性能可靠等特点。
1 系统总体设计
其系统方框图如图1所示。
本设计选用推挽式功率变换器[1]，该功率变换器主要由开关管和高频变压器组成，其工作原理是利用开关管的交替导通和截止使高频变压器原边产生交变电流，以电磁耦合的方式将
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式
1 引言
PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。PWM 的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。现在主要有五种PWM反馈控制模式。下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
2开关电源PWM的五种反馈控制模式
一般来讲，正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug表示控制电路的PWM输出驱动信号。根据选用不同的PWM反馈控制模式，电路中的输入电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。输出电压Uout在作为控制取样信号时，通常经过图2所示的电路进行处理，得到电压信号Ue，Ue再经处理或直接送入PWM 控制器。图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三：①将输出电压与给定电压Uref的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。因为开关噪声的频率较高，幅值较大，高频开关噪声衰减不够的话，稳态反馈不稳;高频开关噪声衰减过大的话，动态响应较慢。虽然互相矛盾，但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是“低频增益要高，高频增益要低”。③对整个闭环系统进行校正，使得闭环系统稳定工作。
基于pic16f819的稳压稳流电源设计
电子设计工程
Electronic Design Engineering
第28卷Vol.28第2期No.22020年1月Jan.2020
收稿日期：2019-06-18
稿件编号：201906106
作者简介：王娟（1984—），女，陕西武功人，硕士研究生，工程师。研究方向：实验教学及检测技术与自动化装置。
随着科学技术的日益更新，电子产品的更新代换速度更是迅速，各种各样的电子设备、电气设备已经广泛的被使用在了教育、科研、生活等各个方面，作为电子设备的供电部分，单片机控制的开关稳压电源的稳定性、可靠性和实用性也有不同的指标要求[1-3]，特别是对低电压小电流的输出，很难做到宽范围内的调节。将PIC 单片机应用到电源控制中，用户可根据自身需求选择不同资源型号的单片机，另外其内置AD 可以减少部分外围电路设计，提高控制效率[4-6]。
1总体设计
1.1
设计任务
设计一款单片机控制的10V/1A 范围内可调的
数显稳压稳流电源。
1.2
系统方案
系统总体方案原理框图如图1所示，本设计的供电电源使用了市场购买的开关电源将市电220V 输入转换为15V 直流输出，PIC16F819单片机输出PWM 波用来调节功率电路中三极管工作的开关状态，从而得到可调的输出信号。为了保证输出的稳定，须从输出端分别采集电压和电流信号反馈给单片机进行处理。采集的电压电流信号与设定的输入信号进行比较后，以此来调整PWM 波的脉宽输出。
2系统硬件介绍
2.1
主控电路
采用PIC16F819芯片作为主控单元，它是
基于PIC16F819的稳压稳流电源设计
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Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈｏｒｄｅｒｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄ－ｐａｓｓＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ
ＬＩＳｉ，ＡＮＷｅｉ－ｋｅ
（ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｅｙａｎｇ４１４０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｐｅｅｄａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）ｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ，ａｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘＨｄ－ＣＴＷｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｓｑｕａｒｅｓｕｍｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄＦＩＲｆｉｌｔｅｒａｎｄｔｈｅｉｄｅａｌｆｉｌｔｅｒｌｅａｓｔｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｐａｓｓｂａｎｄａｎｄｃｕｔｂａｎｄ．Ｔｈｅｉｎｖｅｒｔｍａｔｒｉｘｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｎｏｔｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｔｓｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｔｈｅｏｒｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｐｒｏｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｌｅａｒｎｉｎｇｒａｔｅｏｆｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｄａｔａａｒｅｔｒａｉｎｅｄｉｎｐａｒａｌｌｅｌｔｏｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．ＥｘａｍｐｌｅｓｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒｄｅｓｉｇｎａｒｅｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｉｔｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｆａｓｔｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｒａｔｅ．
ＴｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＨｕｎａｎ（０６ＪＪ５０１１）．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ；ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ
稳流型开关电源控制系统研究
蔡子亮，方
波
（许昌学院电信学院，河南许昌４６１０００）
摘要：在建立全桥移相ＰＷＭＤＣ／ＤＣ变换器小信号模型的基础上对稳流型开关电源的控制系统进行了研究，给出了稳流型开关电源的闭环控制系统的电路组成和数学模型。引入新型ＰＷＭ电源控制器ＵＣＣ３８９５对中大功率全桥移相软开关方式稳流型开关电源控制电路进行了具体设计。稳流电源控制器由主控芯片ＵＣＣ３８９５及其外围的时钟与锯齿波形成、自适应死区设置、隔离驱动、保护、电压电流采样和调节器等子模块组成。用Ｍａｔｌａｂ对控制参数进行了整定，采用ＰＳｐｉｃｅ电子仿真软件对系统进行仿真，结果表明根据系统小信号模型设计的开关稳流电源是可行的。关键词：稳流；开关电源；控制系统；ＵＣＣ３８９５；ＰＳｐｉｃｅ仿真中图分类号：ＴＭ４４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－６０４７（２００７）０８－００６９－０４
电力自动化设备
ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ
Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．８Ａｕｇ．２００７
第２７卷第８期２００７年８月
在许多工业领域中，根据应用要求需要电源具有稳流特性，传统的稳流电源常采用线性电源或相控电源，存在体积大、效率低、响应速度慢、可靠性差和电网污染严重等诸多缺点［１－４］。这里引入新型ＰＷＭ电源控制器ＵＣＣ３８９５对中大功率全桥移相软开关方式恒流型开关电源控制系统进行研究和设计，并采用ＰＳｐｉｃｅ软件对所设计的系统进行了仿真分析。
１稳流型开关电源组成原理和技术指标
稳流源主电路及其控制系统结构如图１所示，采用全桥移相ＰＷＭ软开关工作方式［５］。主要结构参数有：变压器变比ＫＴ＝ｎ１／ｎ２＝１／１．２，输出滤波电感Ｌ＝１０ｍＨ，输出滤波电容Ｃ＝１μＦ，负载电阻Ｒ＝４０Ω。其主要技术指标有：供电电源为三相，３８０Ｖ、５０Ｈｚ；输出功率４ｋＷ；开关工作频率１００ｋＨｚ；输出限压５００Ｖ；输出电流平均值１０Ａ可调；稳流精度０．５％。
２
移相全桥ＤＣ／ＤＣ变换器小信号模型［６－８］
２．１
变换器的等效开环小信号模型
电流源主电路拓扑为全桥结构，根据其工作原理，其电路结构可等效为降压型电路结构。假定器
收稿日期：２００６－１１－２９；修回日期：２００７－０５－２７
图１稳流电源系统结构
Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｔａｂｌｅｃｕｒｒｅｎｔｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ
输出电压检测母线电流检测
保护电路
三
相
整流
＋＋
ＵＧ－
Ｃｉ
＋ＶＴＭ１ＶＴＭ２
ＶＴＭ４ＶＴＭ３
输出电流反馈
ＶＤ１
ＶＤ２
ＬＵＣＣ
－
＋Ｕｏ－＋Ｒ
Ｔ
ＩＬ
＋
－比较器
电流给定ＰＷＭ电路
调节器
驱动
×ＶＴＭ１ＶＴＭ２ＶＴＭ３ＶＴＭ４
－
＋
ＬＳ
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
件开关特性理想，且状态转换是瞬间完成的，则通过对带隔离变压器的降压型电路拓扑的线性电路平均分析，可以得到全桥ＤＣ／ＤＣ变换器的标准化平均
等效电路模型，如图２所示，图中ＵＧ＋ｕ
!ｇ（ｓ）为输入电压稳态量与扰动量的叠加，ＩＬ＋ｉ!Ｌ
（ｓ）为电感电流稳态量与扰动量的叠加，ＵＣ＋ｕ
!Ｃ（ｓ）为输出滤波电容电压稳态量（即输出电压Ｕｏ）与扰动量的叠加，Ｒ＋ｒ
!（ｓ）为负载电阻值稳态量与扰动量的叠加，Ｄ和ｄ
!分别为占空比的稳态量和扰动量，下同。
根据文中的设计参数，标准化模型中各参量分别为ｎ＝１／ＫＴ，Ｍ（Ｄ）＝Ｄ，ｅ（ｓ）＝Ｕｏ／Ｄ２＝ｎＵＧ／Ｄ，ｉ（ｓ）＝Ｕｏ／Ｒ＝ｎＤＵＧ／Ｒ，Ｌｅ＝Ｌ。由图２所示的标准化模型或采用状态空间平均法可以建立全桥拓扑ＤＣ／ＤＣ变换器电感电流连续情况下的小信号数学模型，即状态
变量扰动量ｘ
!与输入电压扰动量ｕ!ｇ间的传递函数：Ｇｉｇ（ｓ）＝ｉ!Ｌ（ｓ）ｕ
!ｇ
（ｓ）＝Ｄ（Ｃｓ＋１／Ｒ）／ＫＴ
ＬＣｓ２
＋Ｌｓ／Ｒ＋１Ｇｕｇ（ｓ）＝ｕ!Ｃ（ｓ）ｕ!ｇ
（ｓ）＝Ｄ／ＫＴ
ＬＣｓ２
＋Ｌｓ／Ｒ＋１（１）
状态变量扰动量ｘ
!与占空比扰动量ｄ!间的传递函数：Ｇｉｄ（ｓ）＝ｉ!Ｌ（ｓ）ｄ
!（ｓ）＝（Ｃｓ＋１／Ｒ）ＵＧ／ＫＴ
ＬＣｓ２
＋Ｌｓ／Ｒ＋１Ｇｕｄ（ｓ）＝ｕ!Ｃ（ｓ）ｄ
!（ｓ）＝ＵＧ／ＫＴ
ＬＣｓ２
＋Ｌｓ／Ｒ＋１状态变量扰动量ｘ
!与负载扰动量ｒ!间的传递函数：Ｇｉｒ（ｓ）＝ｉ!Ｌ（ｓ）ｒ!（ｓ）＝
－ＵＣ／Ｒ２ＬＣｓ２＋Ｌｓ／Ｒ＋１Ｇｕｒ（ｓ）＝ｕ!Ｃ（ｓ）ｒ!（ｓ）
＝
ＵＣＬｓ／Ｒ２
ＬＣｓ２＋Ｌｓ／Ｒ＋１２．２
变换器恒流方式小信号闭环系统模型
为避免主电路对控制电路的干扰，实现控制电路与主电路的电气隔离，并满足采样精度要求，在中大功率移相全桥ＤＣ／ＤＣ变换器应用场合，电流采样宜采用霍尔电流传感器，电流传感器可串在变换器直流输入母线返回端、逆变主变压器原边、输出滤波电感支路和负载支路上，但对于对稳流特性要求高的恒流电源而言，传感器宜直接设于负载支路，以提高负载扰动时动态响应速度。电流采样设于负载支路时的电流源型移相全桥
ＤＣ／ＤＣ变换器闭环系
统基本结构框图如图３所示。
图中，Ｇｕｇ（ｓ）、Ｇｕｄ（ｓ）、Ｇｕｒ（ｓ）分别为开关变换器的
输出电压对输入扰动、占空比和负载扰动的传递函数，其表达式已由式（１）（２）和（３）给出，ＧＲ（ｓ）为负载网络函数，负载为阻性负载，则ＧＲ（ｓ）＝１／Ｒ，ＧＣ（ｓ）为调节器传递函数，ＧＭ（ｓ）为ＰＷＭ环节传递函数，在线性工作范围内，ＧＭ（ｓ）＝ｄ（ｔ）／ｕａ（ｔ）＝１／Ｕｍ，Ｕｍ为锯齿波峰值。Ｈ（ｓ）为电流取样反馈环节，电流取样隔离
采用霍尔电流传感器，精度高、
线性好，设输出电流整定值为１０Ａ，输出电流参数给定以电压形式给出，设置为２．５Ｖ，其传递函数Ｈ（ｓ）＝２．５／１０。由图３可得：
ｉ!ｏ＝
ＧＣＧＭＧｉｄＧＲ
１＋ＧＣＧＭＧｕｄＧＲＨ
ｕ!ｒｅｆ＋ＧｕｇＧＲ１＋ＧＣＧＭＧｕｄＧＲＨ
ｕ!ｇ
＋ＧｕｒＧＲ
１＋ＧＣＧＭＧｕｄＧＲＨ
ｒ
!（４）
３
稳流源控制系统设计
３．１
电流闭环小信号模型系统调节器参数设计［９－１１］
根据上述分析可知，电流闭环小信号模型系统为二阶系统，而且输出滤波参数ＬＣ大，频率参数
ｆｏ＝１／（２πＬＣ!）较低，所以，系统在中频段是以－４０ｄＢ／ｄｅｃ的斜率穿越零分贝线的，如果采用ＰＩ调
节器，可以减小稳态误差，要想加快其响应速度，则需增大比例系数，这将导致系统不稳定。为使系统满足稳态性能、动态性能和稳定性要求，应对系统进行校正，根据幅频特性，采用ＰＩＤ调节器可以满足要求。设ＰＩＤ调节器传递函数为
ＧＣ（ｓ）＝Ｋｐ１＋１／（τｉｓ）＋τｄ"#ｓ＝Ｋｐ（τｉτｄｓ２
＋τｉｓ＋１）／（τ
ｉｓ）（５）
式中Ｋｐ、τｉ、τｄ分别为比例系数、
积分校正和微分校正的时间常数。
ＧＣ（ｓ）有２个零点需要确定，根据开环波德图，其中一个零点设置于滤波环节的谐振角频率处（１÷
ＬＣ!＝１／１０×
１０－３×１×１０－６!＝１／１０－４＝１０４（ｒａｄ／ｓ）），另一个零点置于第一个零点约１／３频率处（（１０４／３）ｒａｄ／ｓ），即
τｉτｄｓ２
＋τｉｓ＋１＝１１０
４
ｓ＋$%１３１０４ｓ＋$%
１＝３１０８
ｓ２＋４１０４ｓ＋１（６）
故τｉ＝４×１０－４（ｓ），τｄ＝３／４×
１０－４（ｓ）。图２全桥ＤＣ／ＤＣ变换器的标准化平均等效电路模型
Ｆｉｇ．２ＳｔａｎｄａｒｄａｖｅｒａｇｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｅｌｏｆＦＢＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＵＧ＋ｕ!
ｇ（ｓ）ｉ（ｓ）ｄ
!（ｓ）ｅ（ｓ）ｄ
!（ｓ）ＵＣ＋ｕ
!Ｃ（ｓ）Ｒ＋ｒ
!（ｓ）Ｌｅ
ＩＬ＋ｉ!ＬＣ
－
＋
１∶ｎＭ（Ｄ）＋－
第２７卷
电力自动化设备
（２）
图３电流源型ＤＣ／ＤＣ变换器闭环系统结构图
Ｆｉｇ．３Ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｏｆｃｕｒｒｅｎｔ
ｓｏｕｒｃｅＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ｕ!ｒｅｆ
（ｓ）×ｕｅ（ｓ）ｕ!ａ（ｓ）ｒ!（ｓ）－＋ＧＣ（ｓ）ＧＭ（ｓ）
Ｇｕｇ（ｓ）
Ｇｕｒ（ｓ）
Ｇｕｄ（ｓ）Ｈ（ｓ）
＋＋＋ｕ!ｇ
（ｓ）ｕ!Ｃ
（ｓ）×ＧＲ（ｓ）ｉ!ｏ（ｓ）ｄ!（ｓ）（３）