PEMFC控制系統(tǒng)電源的設計
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3.2 隔離采樣電路的設計
為了保證電路的可靠運行，電壓的采樣最好能夠與控制電路隔離，這樣能夠避免主電路中大電流流過地線時壓降帶來的干擾。在本機中，通過電壓霍爾元件實現(xiàn)控制電路與主電路的隔離。霍爾電壓元件的原理是：將大電阻串人電壓及霍爾元件的原邊，得到原邊電流，該電流能在副邊產(chǎn)生一定比例的副邊電流，副邊電流流過電阻產(chǎn)生的壓降能夠反應主電路的電壓值。所設計的DC／DC變換器的輸出直流電壓的采樣電路如圖5所示。
從圖5中的參數(shù)可以看出：
UADC1=Uo／10
經(jīng)過霍爾元件的隔離與運放的處理后，送入DSP的A／D轉(zhuǎn)換電壓與主電路隔離，提高了整個電路的抗干擾能力。
3.3 PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)選擇
該DC／DC變換器的控制電路采用的是電壓單閉環(huán)控制，將Gv(s)設計成PI控制器，它的參數(shù)選擇在很大程度上決定了DC／DC變換器的性能，因此它們的選擇在機器的研發(fā)過程中至關(guān)重要。
在研制該機的過程中，本文是進行參數(shù)選擇為：先選擇主電路的參數(shù)及采樣電路的參數(shù)，并且在Matlab中建立該DC／DC變換器的模型，再根據(jù)大致原則，對PI的參數(shù)先進行大致的估計，不斷對PI的參數(shù)進行調(diào)節(jié)。得到滿意的結(jié)果后，將該參數(shù)編程到DSP中，實際運行后，根據(jù)實驗的結(jié)果，再稍微調(diào)整。最后得到的結(jié)果如下：
Gv(s)=5+20／s
在該參數(shù)下，用Matlab仿真后得到的滿載時結(jié)果如圖6所示。
從仿真波形可以看出，在該PI參數(shù)設置下，所設計的開關(guān)電源的輸出電壓基本上達到了所要求的5 V。
4 實驗結(jié)果與分析
研制的開關(guān)電源輸入電壓48 V，輸出24 V空載，5 V電壓輸出電流0.5 A時測得的電壓波形如圖7所示。經(jīng)測量輸出電壓4.96 V，紋波電壓的峰峰值為Vp-p=35 mV。PEMFC發(fā)電機在運行時。其輸出端接開關(guān)電源，5 V輸出接0.5 W負載時測得的電壓波形如圖8所示。經(jīng)測量，開關(guān)電源的電壓輸出為5.01 V，其峰峰值電壓紋波經(jīng)測量為Vp-p=80 mV。
通過試驗波形可以看出，研制的DC／DC開關(guān)電源輸出電壓穩(wěn)定，能夠適應PEMFC發(fā)電機的輸出特性，基本滿足控制系統(tǒng)對電源的需求。PEMFC輸出的直流電壓波形中毛刺很多，而且開關(guān)電源的制作工藝有待進一步完善。因此造成開關(guān)電源輸出紋波較大。
5 結(jié) 語
設計了開關(guān)電源的主電路結(jié)構(gòu)，及該開關(guān)電源的濾波、整流等電路，給出了開關(guān)電源高頻變壓器的設計方法，計算了元器件參數(shù)并選擇型號，研制了電源樣機。對研制的開關(guān)電源進行了性能測試，能夠適應PEMFC發(fā)電機的輸出特性，滿足控制系統(tǒng)的需求。
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