一种智能大功率直流电源的设计与实现

本文介绍了以8098单片机作主控单元的大功率直流电源，该系统中采用WATCHDOG的抗干扰技术和锁相环（PLL）控制原理，文章阐述了电力系统根据现场情况要求下，如以电力系统对电池充电为例的7种工作方式，并详细讨论了利用软件实现的PI调节方法。 【智能大功率直流电源设计与实现】 在电力系统中，大功率直流电源是不可或缺的设备，尤其在电池充电等应用场景中。本文详细介绍了基于8098单片机设计的一种智能大功率直流电源，该电源系统采用了先进的抗干扰技术和精确的控制策略。8098单片机作为主控单元，其优势在于处理能力和灵活性，能够适应多种工作模式和复杂的现场环境。 1. 抗干扰技术：WATCHDOG（看门狗）技术被应用到系统中，以确保在受到强电干扰时程序的稳定运行。看门狗定时器可以监控程序执行，一旦程序陷入异常循环，它会重置单片机，避免系统失控导致设备损坏。 2. 锁相环（PLL）控制：PLL是一种用于同步信号处理的电路，能保持输出信号与输入信号的相位一致，提高电源控制的精度和稳定性。在本设计中，PLL作为基本控制原理，通过调整触发脉冲的相位，实现对晶闸管导通角的精确控制。 3. 工作方式：系统提供了7种不同的工作模式，以适应电力系统对电池充电的各种需求，如强充、浮充等。这些模式通过软件控制实现，增强了系统的灵活性和实用性。 4. PI调节器：为了实现稳压（浮充）方式，系统采用了软件实现的PI调节。标准的数字PI算法在控制过程中可能会导致动态性能恶化，因此进行了改进。文章详细讨论了标准数字PI算法、改进的数字PI算法（包括积分分离法、超限削弱积分法和恒偏差法），并对比了它们的性能。恒偏差法在起、停时可以减缓对主电路器件的冲击，提供更平滑的过渡。 5. 参数整定：在PI控制器的参数整定过程中，主要考虑采样周期T和比例因子Kp及积分时间常数Ti。采样周期的选择需兼顾系统稳定性和计算效率，而Kp和Ti则通过临界比例度法等工程方法进行优化，以达到最佳控制效果。 6. 系统框图：文中给出的控制系统框图展示了从主控单元到触发板再到整流桥的信号流程，清晰地描绘了系统如何通过单片机控制和反馈机制实现大功率直流电源的智能化操作。 这种智能大功率直流电源设计充分结合了微处理器的计算能力、抗干扰措施和先进的控制理论，实现了对大功率直流电源的高效、稳定控制，适用于各种复杂的电力系统应用场景。同时，通过软件实现的PI调节器和多样化的工况适应性，提高了系统的可靠性和灵活性。