(2)輸出電容的選擇

    輸出電容的選擇應(yīng)滿足最大輸出紋波電壓u的要求，而輸出紋波幾乎完全由濾波電容的等效串聯(lián)電阻的大小決定，通常通過(guò)選擇合適的等效串聯(lián)電阻來(lái)滿足輸出紋波電壓的峰一峰值的，這里取u為0．1V。因此有

   
    另外，對(duì)于鋁電解電容器，在很大容值及額定電壓范圍內(nèi)，其ResrCf的乘積基本不變，為50×10-6～80×10-6。根據(jù)ResrCf的平均值來(lái)求解Cf，即

    實(shí)際選用三個(gè)60V／1000μF的電解電容器并聯(lián)。

    7)采樣電路設(shè)計(jì)

    (I)電壓采樣電路

    圖5所示的電壓采樣電路是采樣48V輸出電壓，經(jīng)過(guò)電壓跟隨電路及線性光耦HCNR20l，傳輸給差分放大電路AD8131變成差分信號(hào)傳入高速AD轉(zhuǎn)換器。

    (2)電流采樣電路

    圖6所示的電流采樣電路是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電流(20A)，該采樣電路由電流檢測(cè)放大器LTC6102，基本放大電路，線性光耦HCNR201以及差分放大電路AD813l組成。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

    主控制器采用DSP處理芯片，外擴(kuò)16位高速AD采樣，以滿足實(shí)時(shí)要求，控制算法采用模糊自適應(yīng)PID控制算法。控制程序主要由主程序和中斷程序組成。中斷包括定時(shí)器周期中斷、定時(shí)器下溢中斷、比較單元比較中斷。其中，每個(gè)比較單元均會(huì)在一個(gè)對(duì)稱PWM周期內(nèi)產(chǎn)生兩次匹配，一次匹配在前半周期的遞增計(jì)數(shù)期間，另一次匹配在后半周的遞減計(jì)數(shù)期間，所以兩個(gè)比較單元會(huì)在一個(gè)PWM周期內(nèi)通過(guò)四次中斷完成PWM輸出跳變。

4 模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計(jì)

    模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)框圖如圖7所示，該圖中模糊自適應(yīng)PID控制器以電壓誤差eu(k)和誤差變化率ceu(k)作為輸入，針對(duì)不同情況對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，模糊推理的輸出結(jié)果△kp、△ki、△kd與常規(guī)PID控制參數(shù)kp、ki、kd分別相加，作為修正后的PID參數(shù)模糊自適應(yīng)PID控制的核心在于設(shè)計(jì)模糊隸屬函數(shù)和控制規(guī)則。首先，確定模糊控制器的輸入變量eu(k)和ceu(k)、輸出變量△kp、△ki、△kd的模糊集合為7個(gè)模糊子集：[正大(PB)，正中(PM)，正小(PS)，零(ZE)，負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)，負(fù)大(NB)]。各變量的模糊集論域均為[一3，一2，一1，0，1，2，3]，實(shí)際中通過(guò)調(diào)節(jié)量化因子和比例因子將各變量變化范圍映射到論域范圍。隸屬函數(shù)均采用三角形隸屬函數(shù)，eu(k)、ceu(k)，△kp、△ki、△kd的隸屬度函數(shù)分別表示在圖8和圖9中。模糊推理采用Mamdani方式，解模糊方法為面積重心法。

5 MATLAB仿真研究

    該系統(tǒng)主電路使用MATLAB工具進(jìn)行相關(guān)的仿真，控制算法采用模糊自適用PID算法，仿真系統(tǒng)如圖10所示，并與傳統(tǒng)的PID算法控制進(jìn)行了比較。并比較了兩者控制性能上的差異。被控對(duì)象由功率變換及輸出濾波兩部分組成。由于DC／DC變換器的輸入為穩(wěn)定的400V直流電壓，功率變換部分相當(dāng)于一個(gè)固定的比例環(huán)節(jié)，輸出濾波部分由濾波電感Lf、濾波電容Cf和負(fù)載Ro組成，為二階振蕩環(huán)節(jié)。則被控對(duì)象的傳遞函數(shù)可表示為

   
    我們根據(jù)穩(wěn)定邊界法整定模糊自適應(yīng)PID控制器的PID參數(shù)，得到kp=400、ki=20000、kd=2。模糊白適應(yīng)PID控制系統(tǒng)仿真模型如圖10所示。

    從圖ll～l3曲線圖可以看出，模糊自適應(yīng)PID控制算法比傳統(tǒng)PID控制算法具有更快的響應(yīng)速度，更低的超調(diào)量以及更少的調(diào)節(jié)時(shí)間。

6 結(jié)束語(yǔ)

    以設(shè)計(jì)一款48V／20A的數(shù)字通信開(kāi)關(guān)電源為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的深入研究，提出了以Boost型功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開(kāi)關(guān)PWM電路為主電路拓?fù)?、以TI公司的TMS320F2812型DSP為主控芯片的設(shè)計(jì)方案。對(duì)模糊算法的采用進(jìn)行了一些嘗試，進(jìn)行了以模糊PID控制器取代傳統(tǒng)PID控制器的系統(tǒng)仿真，并通過(guò)仿真結(jié)果得出模糊自適應(yīng)PID控制算法比傳統(tǒng)PID控制算法具有更好的控制性能。從而在數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用中，采用模糊PID控制算法能使控制系統(tǒng)性能得到較好的改善。