直流充電裝置中的PI控制電路制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種直流充電裝置中的PI控制電路，包含一輸出調整電壓VOSC的電壓控制電路和一補充調節調整電壓VOSC的電流控制電路，電壓控制電路和電流控制電路內均包含一PI電路。由電壓控制電路和電流控制電路中的PI電路對采集的輸出電壓、電流量、預設定量等進行比較運算處理，通過PI控制電路實現了直流充電裝置的電壓、電流雙閉環控制，克服了直流充電裝置單電壓控制時電流容易失控的缺點，并且性能可靠、電路簡單。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種直流充電裝置中的控制電路，屬于直流系統中充電裝置控制

技術介紹
直流系統是變電站或發電廠等電力場所的重要組成部分，主要由蓄電池組、直流充電裝置和直流監控等部分組成。它的作用是正常情況下，為變電站和發電廠內的合閘負載和控制負載提供直流電源；故障時，當變電站和發電廠內用電中斷的情況下為繼電保護及自動裝置、合閘與斷路器跳閘、載波通信、事故照明、直流電動機拖動的廠用機械提供工作直流電源。所以對蓄電池運行充電維護是否正常，直接影響著應用領域中各種設備的可靠性、安全性和準確穩定的運行。若直流充電裝置中電池組出現過充電、過放電及電池老化等現象，會導致電池損壞或電池容量急劇下降，使直流充電裝置不能正確的輸出電壓電流。 直流充電裝置從傳統的線性電源發展到目前的高頻開關式直流模塊，尤其從70年代以來大規模集成電路技術的發展，使開關電源有了質的飛躍，使高頻開關式直流充電模塊具有效率高、體積小和重量輕等突出優點。直流充電裝置的內部工作原理為三相交流電源經過EMI濾波器輸入到整流電路，將交流整流為脈動的直流輸出，通過無源功率因數校正(PFC)電路，將脈動的直流轉換為平直的直流電源，DC/DC高頻逆變器將直流轉換為高頻交流電源，通過高頻整流電路將高頻的DC轉換為高頻脈動的直流，此直流通過高頻濾波輸出。其中DC/DC高頻變換電路，在控制電路的控制下，以實現電壓調整(包括穩壓和電壓整定)。采用電壓控制型開關電源會對開關電流失控，不便于過流保護，并且響應慢、穩定性差。目前直流系統中充電裝置閉環控制
一般采用非PI控制電路，直流充電裝置單電壓控制時電流容易失控，極端情況下充電裝置會過流及輸出電壓不穩定。
技術實現思路
本技術目的提供一種直流充電裝置中的PI控制電路，基于PI控制電路的電壓、電流雙閉環控制系統控制電路，用于直流系統中充電裝置閉環控制。為解決上述技術問題，本技術提供一種直流充電裝置中的PI控制電路。PI控制器是一種線性控制器，它根據給定值與實際輸出值構成控制偏差，將偏差的比例(P)和積分(I)通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。PI控制器各校正環節的作用如下I.比例環節控制器立即產生控制作用，以減少偏差。通常隨著比例系數值的加大，閉環系統的超調量加大，系統響應速度加快，但是當比例系數值增加到一定程度，系統會變得不穩定。2.積分環節主要用于消除靜差，提高系統的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數，時間常數越大，積分作用越弱，反之越強。通常在比例系數值不變的情況下，積分時間常數越大，即積分作用越弱，閉環系統的超調量越小，系統的響應速度變慢。比例控制可以實現對偏差的快速響應，積分控制可以消除靜差。將比例與積分控制結合起來可以在消除靜差的同時加快對偏差的響應。本技術提供的直流充電裝置中的PI控制電路，其特征是，包含一輸出調整電壓VOSC的電壓控制電路和一補充調節所述調整電壓VOSC的電流控制電路，所述電壓控制電路和電流控制電路內均包含一 PI電路；所述PI電路包含一誤差運算放大器、并聯于誤差運算放大器反向輸入端與輸出端之間的串聯的一電阻和電容；所述電壓控制電路中，直流充電裝置的輸出電壓采樣值VFB經電阻R63、R44連接至其內的PI電路中的誤差運算放大器反向輸入端，基準電壓值VREF、并機均流母線電壓值 VJL、經調節的外部給定值VADJ均輸入該誤差運算放大器正相輸入端，該誤差運算放大器輸出端用于輸出所述調整電壓VOSC ；所述電流控制電路中，直流充電裝置的輸出電流采樣值IS-、基準電壓值VREF均連接至其內的PI電路中的誤差運算放大器正相輸入端；直流充電裝置的輸出電流限定值IADJ經調節輸入該誤差運算放大器反相輸入端，該誤差運算放大器輸出端經一二極管與所述電壓控制電路輸出的調整電壓VOSC相連。所述外部給定值VADJ通過分壓電阻分壓，得到一個給定電壓值，輸入所述電壓控制電路中的誤差運算放大器正相輸入端。所述電壓控制電路中的誤差運算放大器輸出端經一輸出電阻連接至信號發生器，向信號發生器輸出調整電壓V0SC。直流充電裝置的輸出電流采樣值IS-和基準電壓值VREF分別通過另一電阻連接至所述電流控制電路中的誤差運算放大器正相輸入端。直流充電裝置的輸出電流限定值IADJ經另一分壓電阻分壓，得到另一給定電壓值，輸入所述電流控制電路中的誤差運算放大器反相輸入端。所述電流控制電路中的誤差運算放大器輸出端與所述二極管負極連接，所述二極管正極連接至調整電壓V0SC。本技術所達到的有益效果本技術的直流充電裝置中的PI控制電路，通過PI控制電路實現了直流充電裝置的電壓、電流雙閉環控制，克服了直流充電裝置單電壓控制時電流容易失控的缺點，并且性能可靠、電路簡單。附圖說明圖I是電流控制型開關電源模塊工作原理圖；圖2是電壓閉環控制電路圖；圖3是電流閉環控制電路。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本技術的技術方案，而不能以此來限制本技術的保護范圍。與電壓控制型開關電源相比，電流控制型開關電源是一個電壓、電流雙閉環控制系統，能克服電流失控的缺點，并且性能可靠、電路簡單。電流型控制是 針對電壓型控制的缺點而發展起來的，在保留了電壓控制型的輸出電壓反饋控制部分外，又增加了一個電流反饋環節。電流控制型開關電源是一個電壓、電流雙閉環控制系統，內環為電流控制環，外環為電壓控制環。當輸出電壓變化導致采樣電壓變化，或負載電流變化導致采樣電流變化時，都會使PWM電路的輸出脈沖占空比或PFM電路的頻率發生變化，從而改變輸出電壓值，達到輸出電壓穩定的目的。模塊內部原理控制原理圖如圖I所示。本技術將PI控制電路應用于直流充電裝置中，并由電壓閉環控制電路和電流閉環控制電路構成雙閉環控制。該PI控制電路主要是采用通用型控制芯片，主要由運算放大器和外圍電路所組成，將系統采集處理的輸出電壓、電流量、裝置預設定量、裝置均流信號量進行比較運算處理，最后將控制量送至 PWM (Pulse Width Modulation)發生器或 PFM (Pulse frequencymodulation)發生器，改變直流充電裝置的輸出電壓和電流，可使輸出電壓或電流不隨負載變化或電網變化而變化，由此可達到穩壓及穩流的目的。PI控制電路由電壓閉環控制電路和電流閉環控制電路雙閉環控制構成，具體電路如圖2、圖3所示。其中，電壓閉環控制電路如圖2所示，誤差運算放大器U6A與周圍電阻R43、電容C21、C22等構成PI電路。VFB為直流充電裝置的輸出電壓采樣值，經電阻R63、R44連接至誤差運算放大器U6A反向輸入端；VREF為基準電壓值；VJL為并機均流母線電壓值，VADJ為外部給定值，通過電阻R47、R45分壓，得到一個給定電壓值，輸入誤差運算放大器U6A正相輸入端，VOSC為調整電壓，誤差運算放大器U6A輸出端經一電阻R42連接至輸出到信號發生器的調整電壓VOSC端。當直流充電裝置的輸出電壓發生變化或設置值變換時，VOSC將發生相應的變化；當輸出電壓采樣值VFB小于外部給定值VADJ時，VOSC將變大，使模塊電壓輸出變大，輸出電壓采樣值VFB也將變大，直到其與外部給定值VADJ相等本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種直流充電裝置中的PI控制電路，其特征是，包含一輸出調整電壓VOSC的電壓控制電路和一補充調節所述調整電壓VOSC的電流控制電路，所述電壓控制電路和電流控制電路內均包含一PI電路；所述PI電路包含一誤差運算放大器、并聯于誤差運算放大器反向輸入端與輸出端之間的串聯的一電阻和電容；所述電壓控制電路中，直流充電裝置的輸出電壓采樣值VFB經電阻連接至其內的PI電路中的誤差運算放大器反向輸入端，基準電壓值VREF、并機均流母線電壓值VJL、經調節的外部給定值VADJ均輸入該誤差運算放大器正相輸入端，該誤差運算放大器輸出端用于輸出所述調整電壓VOSC；所述電流控制電路中，直流充電裝置的輸出電流采樣值、基準電壓值VREF均連接至其內的PI電路中的誤差運算放大器正相輸入端；直流充電裝置的輸出電流限定值IADJ經調節輸入該誤差運算放大器反相輸入端，該誤差運算放大器輸出端經一二極管與所述電壓控制電路輸出的調整電壓VOSC相連。

【技術特征摘要】
1.一種直流充電裝置中的PI控制電路，其特征是，包含一輸出調整電壓VOSC的電壓控制電路和一補充調節所述調整電壓VOSC的電流控制電路，所述電壓控制電路和電流控制電路內均包含一 PI電路；所述PI電路包含一誤差運算放大器、并聯于誤差運算放大器反向輸入端與輸出端之間的串聯的一電阻和電容； 所述電壓控制電路中，直流充電裝置的輸出電壓采樣值VFB經電阻連接至其內的PI電路中的誤差運算放大器反向輸入端，基準電壓值VREF、并機均流母線電壓值VJL、經調節的外部給定值VADJ均輸入該誤差運算放大器正相輸入端，該誤差運算放大器輸出端用于輸出所述調整電壓VOSC ； 所述電流控制電路中，直流充電裝置的輸出電流采樣值、基準電壓值VREF均連接至其內的PI電路中的誤差運算放大器正相輸入端；直流充電裝置的輸出電流限定值IADJ經調節輸入該誤差運算放大器反相輸入端，該誤差運算放大器輸出端經一二極管與所述電壓控制電路輸出的調整電壓VOSC相連。2.根據權利要求I所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海建，鄔廣建，毛乃虎，蔣瑩瑩，張雷，
申請(專利權)人：國電南京自動化股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：