基于PEMFC的控制系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)分析
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實(shí)際取10匝。
對24 V輸出：
實(shí)際取42匝。
2.3 整流濾波
(1)輸出濾波電感的設(shè)計(jì)。輸出濾波電感中的電流除存在直流分量外，并且疊加一個(gè)較小的交流分量。輸出濾波電感的設(shè)計(jì)一般要求電感電流的最大脈動量為最大輸出電流的10％～20％。
對于輸出電壓Vo=5 V，輸出電流Iomax=1 A，最大占空比Dmax=0.63。
代入這些值則得：L=462.5μH。
對于輸出電壓Vo=24 V，重復(fù)上面的計(jì)算可得：L=0.004 4 H。
(2)輸出濾波電容的選擇。輸出濾波電容上的紋波電流：
根據(jù)上一節(jié)得到的數(shù)據(jù)，將ISRMS1=1.712 A，ISRMS2=0.856 A分別代入上式中，可求得Iri11.39 A，Iri2=0.695 A。濾波電容在20 kHz時(shí)的紋波電流應(yīng)大于等于Iri。
輸出的紋波電壓由式Vri=IsprO決定。濾波電容C2，C3，C4選用330μF／50 V，C5選用100 μF／25 V。
3 控制電路的設(shè)計(jì)
3.1 PWM控制電路
這里以數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407為核心，設(shè)計(jì)了全數(shù)字PWM控制系統(tǒng)，如圖3所示，具有更好的實(shí)時(shí)性，能很好的適應(yīng)PEMFC發(fā)電機(jī)的輸出特性。
輸出電壓經(jīng)霍爾電壓傳感器隔離采樣后送到DSP的ADC模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，這些值在一定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過一系列數(shù)字PI控制后，給全比較單元產(chǎn)生一個(gè)新的比較值，該比較值將在下一個(gè)開關(guān)周期改變PWM波形的占空比，這樣就達(dá)到了控制輸出電壓為所要求值的目的。
DSP中并沒有自動生成PWM信號的功能，要通過編程的方法實(shí)現(xiàn)它，通過一個(gè)單比較1的輸出腳PWM1實(shí)現(xiàn)所需要的PWM信號，下面具體介紹這種方法。單比較單元有一個(gè)比較寄存器，用來存儲比較值，當(dāng)計(jì)數(shù)器于比較值相等時(shí)，相應(yīng)的PWM輸出引腳電平發(fā)生跳變，怎樣跳變?nèi)Q于PWM引腳的工作方式。
PWM輸出腳工作方式：有效高方式，有效低方式等。在定時(shí)器1工作在連續(xù)增減計(jì)數(shù)時(shí)，電平的為：輸出腳若設(shè)置為有效高，計(jì)數(shù)器為零時(shí)，輸出腳電平為零，計(jì)數(shù)器開始增計(jì)數(shù)，當(dāng)與比較值相等時(shí)，這時(shí)輸出腳為有效狀態(tài)，電平變高。計(jì)數(shù)器到達(dá)周期值后，開始減計(jì)數(shù)，當(dāng)減計(jì)數(shù)到比較值時(shí)，輸出腳為無效狀態(tài)，電平變低。輸出腳若設(shè)置為有效低。則此時(shí)的電平變化與有效高狀態(tài)正好相反。本文采用有效高工作方式。
T1CNT為計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)值，T1PER為計(jì)數(shù)器l的周期值。當(dāng)T1CNT的值增加到與T1PER相等時(shí)，計(jì)數(shù)器1開始減計(jì)數(shù)，當(dāng)T1CNT的值減到0時(shí)，計(jì)數(shù)器增計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器值隨時(shí)間變化如圖4所示。在計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與各比較單元的比較寄存器值(SCMPRl)相等時(shí)，輸出腳電平發(fā)生變化。波形圖如圖4所示，從圖中可以看出，計(jì)數(shù)器值通過與實(shí)時(shí)變化的比較寄存器值(SCMPR1)相比較，可以調(diào)節(jié)PWM脈沖寬度，進(jìn)而改變功率管的占空比，達(dá)到對DC／DC變換器輸出電壓的實(shí)時(shí)控制。
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