专利名称：脉冲电源脉冲方向的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲电源的控制方法，特别是涉及一种脉冲电源脉冲方向的控制方法。
背景技术：
脉冲电源在贵重金属电镀时有着很好的优势，而质量良好的脉冲输出波形起着至 关重要的作用，通常情况下需要输出的方波如图1所示，并且幅值和时间精度在内方可 保证电镀质量。现有的脉冲电源控制系统包括两个PID (比例积分微分)控制器，分别控制输出基 值和输出峰值，而现有的脉冲电源控制方法在计算这两个控制输出值时存在着一个问题， 当A/D采样电压和电流的峰值和基值时，由于脉冲的纹波比较大，所以采样会有较大的误 差，即使经过滤波后，控制信号仍存在误差，尤其是在基值和峰值设置值非常接近的情况下。此外，虽然DSP (Digital Signal Processing，数字信号处理)的AD采样速度很 高，但是很难控制精确的AD采样时间。在程序中有如果错把输出基值时刻的采样值输入到 了控制峰值的PID控制器中，那么PID控制器会错把基值反馈当做峰值反馈值，接下来PID 控制器会试图降低输出，期望错误的基值反馈减小，这样输出峰值就会不断的减小，同理输 出基值则会不断的增大，出现如图2所示的脉冲倒向，基值大于峰值，整个控制器处于正反 馈状态，很容易损坏机器。如何能创设一种采用闭环控制，既可保证脉冲输出精度，又可避免脉冲倒向的新 的脉冲电源脉冲方向的控制方法，实属当前重要研究课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种脉冲电源脉冲方向的控制方法，使其采用闭 环控制，并使得输出峰值永远不小于基值，既可保证脉冲输出精度，又可避免脉冲倒向。为解决上述技术问题，本发明一种脉冲电源脉冲方向的控制方法，主要包括以下 步骤A.通过AD采样电路获取当前时刻t时刻的峰值采样值，得到t时刻的峰值控制量OUT 峰值(t) ；B.通过AD采样电路获取t时刻的基值采样值，并计算出t时刻峰值与基值的差值 控制量OUT峰-基(t) ；C.判断OUT峰-基⑴，如果OUT峰-基(t)彡0，执行步骤D，如果OUT峰-基 (t) <0，执行步骤E;D.将0UT_(t)减去0UT__s(t)，结果做为t时刻的基值控制量OUT _ (t)，之后进行步骤F ；E.将0UT_ (t)做为t时刻的基值控制量0UT_ (t)，之后进行步 骤F ；F.将OUT峰值(t)和OUT基值(t)转换并输出。做为本发明的一种改进，所述的步骤A包括以下具体步骤:A1.设置峰值设定值； A2.通过AD采样电路获取当前时刻t时刻的峰值采样值，并计算出该峰值采样值与峰值设 定值的偏差值e峰值(t) ；A3.利用PID控制器处理e峰值(t)，得到ΔθυΤ_Λα) ；Α4.将上一 采样时刻的峰值控制量0UT_tt(t-l)与A0UT_(t)的和，做为t时刻的峰值控制量OUT·
值⑴°
所述的步骤B包括以下具体步骤B1.设置峰值与基值的差值设定值；B2.通过AD 采样电路获取t时刻的基值采样值，计算t时刻峰值与基值的差值，并进一步求得该差值相 对于上述差值设定值的偏差值；B3.利用另一个PID控制器处理e__s(t)，得到 Δ OUT峰-基(t) ；B4.将上一采样时刻峰值与基值的差值控制量OUT峰-基(t-Ι)，减去Δ OUT (t)，结果做为t时刻峰值与基值的差值控制量0UT__s (t)。所述的步骤B3、B4之间，还包括以下步骤判断Δ OUT峰-基⑴，如果Δ OUT峰-基(t) > 10，则将δ OUT峰-基(t)的值设定为10。所述的PID运算中，比例参数的取值范围为5-10，积分参数的取值范围为10-30， 微分参数的取值范围为2-15。采用这样的结构后，本发明脉冲电源脉冲方向的控制方法，采用闭环控制方式，使 得输出峰值永远不小于基值，既可保证脉冲输出精度，又可避免脉冲倒向，从而更加适于实用。
图1是脉冲电源通常的脉冲输出波形示意图。图2是脉冲电源发生倒向现象时的脉冲输出波形示意图。
具体实施例方式上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下 结合具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。本发明脉冲电源脉冲方向的控制方法，主要包括以下A F六个步骤。步骤A.通过AD采样电路获取当前时刻t时刻的峰值采样值，得到t时刻的峰值
控制量OUTtttt⑴。较佳的，在本步骤中，还可以传统的PID算法为基础，采用如下步骤获得精度更高
的OUT峰值⑴Al.设置峰值设定值；A2.通过AD采样电路获取当前时刻t时刻的峰值采样值，并计算出该峰值采样值 与峰值设定值的偏差值6 {|(0 ； A3.利用PID控制器处理e峰值(t)，得到Δ OUT峰值(t)；A4.将上一采样时刻的峰值控制量OUT峰值(t-Ι)与Δ OUT峰值(t)的和，做为t时刻 的 OUTtttt (t)。具体来说，可采用以下具体公式公式一 · 公式二0UUT 峰值(t) = OUT 峰值(t-Ι) + Δ OUT 峰值(t)。其中，A0UT_ (t)为峰值控制量偏差；kp_为比例参数，取值范围5-10 ；Ici _为 积分参数，取值范围10-30 ;kdi#{t为微分参数，取值范围2-15。kdi#{t可由本领 域技术人员按照常规操作，根据电源控制系统整定得出。步骤B.通过AD采样电路获取t时刻的基值采样值，并计算出t时刻峰值与基值的差值控制量0UT__s(t)。较佳的，在本步骤中，也可以PID算法为基础，采用如下步骤获得精度更高的OUT
峰-基(t)Bi.设置峰值与基值的差值设定值；B2.通过AD采样电路获取t时刻的基值采样值，计算t时刻峰值与基值的差值，并 进一步求得该差值相对于上述差值设定值的偏差值β. (t)；B3.利用另一个PID控制器处理e峰-基(t)，得至IJ Δ OUT峰-基⑴，更优的，还可增力口 一对AOUT峰-基⑴的判断过程，如果AOUT峰-基⑴> 10，则将AOUT峰-基⑴的值设定为 10，由于基值控制量OUT峰值(t)要由OUT峰-基⑴得出，对OUT峰-基⑴进行限制，可防止基 值输出变化过快，避免输出瞬间变化过大。B4.将上一采样时刻峰值与基值的差值控制量OUT峰-基(t-Ι)，减去Δ OUT峰-基(t)， 结果做为t时刻的0UT__s(t)。具体来说，可采用如下具体公式公式三 公式四 其中，AOUT峰-基⑴为峰值与基值控制量差值的偏差；kp.基为比例参数，取值范 围5-10 ;kii#_基为积分参数，取值范围10-30 ;kd.基为微分参数，取值范围2-15。C.判断OUT峰-基⑴，如果OUT峰-基(t)彡0，执行步骤D，如果OUT峰-基(t) <0，执 行步骤E。D.将OUT峰值(t)减去OUT峰-基(t)，结果做为t时刻的基值控制量OUIi1l (t)，之后 进行步骤F。E.将OUT峰值⑴做为t时刻的基值控制量OUT基值(t)，之后进行步骤F。步骤C E可用公式表示为
Γηη411 八^^ ηπτ (t, pW峰值⑴一…‘基⑴(OUTm_&(t)>0)公式五=_7^ω<0)。F.将OUT峰值(t)和OUT基值(t)通过DA转换器转换为模拟信号输出给PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制芯片，PWM控制芯片经过隔离驱动变压器驱动功率
管将功率输出。实践中，用户可根据生产需要利用本发明获得电流或电压的峰值/基值控制量。 本发明不仅提高了脉冲输出精度，更重要的改进是增加了脉冲方向的控制过程，即通过对 OUT峰-基(t)的负值取0，保持OUT基值(t)彡OUT峰值(t)，从而有效避免脉冲倒向。本发明的控制方法可转化为如下C语言的形式DA_0UT_H+ = PID(&PID_H，&PV_H, &PS_H)；DA_H_L_Error- = PID(&PID_L，&PV_L, &PS_L)；if (DA_H_L_Error < 10){DA_H_L_Error = 10 ；}
if(PS_H-DA_H_L_Error < 0){DA_H_L_Error = 0 ；}DA_0UT_L = PS_H-DA_H_L_Error ；int PID (struct STRUCT_PID_C0NTR0LLER*p，Uintl6*sv，Uintl6*pv){long i = 0 ；long j = 0 ；(*p). E2 = (*p). El ;(*p). El = (*p). EO ;(*p). EO = *sv_*pv ；j = (*p). E0-(*p). El ;i = j * (*p). P ；j = (*p). EO ；j * = (*p). I ；i+ = j ；j = (*p) · EO-2* (*p) · El+ (*p) · E2 ；j* = (*p).D ；i+ = j ；tout+ = i ；(*p). OUT = (int) (tout/1000)；tout = tout% 1000 ；return (氺p). OUT ；}现有技术使用PID公式计算出的控制值是直接针对被控制对象的，就像程序中的
峰值控制程序，DA_0UT_H为峰值控制量，PV_H、PS_H分别为峰值采样值和峰值设定值，PID_ H和PID_L同为一个STRUCT_PID_C0NTR0LLER结构，主要保存了基值和峰值PID控制器的 三个控制参数。针对脉冲倒向现象我们在计算脉冲基值控制量DA_0UT_L时输出的控制值 并不是基值的控制值，而是根据基值采样值PV_L和基值设定值PS_L通过PID来计算峰值 与基值的差值控制量DA_H_L_Err0r，这样利用峰值控制量减掉这个差值便算出了基值控制 值，我们让这个差值DA_H_L_Err0r为非负则会彻底的避免脉冲倒向这种现象。通过对控制 参数的整定实验，其中还有一点需要注意，由于基值的控制输出值是由峰值的控制值得出 的，这两个PID控制器并不是独立工作的，而是有相互关联性的，因此要求对基值的控制速 度要略慢于对峰值的控制速度，这样可以避免产生振荡。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本 领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，或者采用具 体实施方式所列公式、程序之外的其他数学、编程方法实现本发明所述的控制方法，则均落 在本发明的保护范围内。
权利要求
一种脉冲电源脉冲方向的控制方法，其特征在于主要包括以下步骤A.通过AD采样电路获取当前时刻t时刻的峰值采样值，得到t时刻的峰值控制量OT峰值(t)；B.通过AD采样电路获取t时刻的基值采样值，并计算出t时刻峰值与基值的差值控制量OUT峰 基(t)；C.判断OUT峰 基(t)，如果OUT峰 基(t)≥0，执行步骤D，如果OUT峰 基(t)＜0，执行步骤E；D.将OUT峰值(t)减去OUT峰 基(t)，结果做为t时刻的基值控制量OUT基值(t)，之后进行步骤F；E.将OUT峰值(t)做为t时刻的基值控制量OUT基值(t)，之后进行步骤F；F.将OUT峰值(t)和OUT基值(t)转换并输出。
2.根据权利要求1所述的脉冲电源脉冲方向的控制方法，其特征在于所述的步骤A包 括以下具体步骤Al.设置峰值设定值；A2.通过AD采样电路获取当前时刻t时刻的峰值采样值，并计算出该峰值采样值与峰 值设定值的偏差值e_(t)；A3.利用PID控制器处理e _ (t)，得到Δ OUTtl1l (t)；A4.将上一采样时刻的峰值控制量OUT_tt(t-l)与A0UT_tt (t)的和，做为t时刻的峰值控制量OUTtttt⑴。
3.根据权利要求1所述的脉冲电源脉冲方向的控制方法，其特征在于所述的步骤B包 括以下具体步骤Bi.设置峰值与基值的差值设定值；B2.通过AD采样电路获取t时刻的基值采样值，计算t时刻峰值与基值的差值，并进一 步求得该差值相对于上述差值设定值的偏差值(t)；B3.利用另一个PID控制器处理e峰-基(t)，得至IJ Δ OUT峰-基(t)； B4.将上一采样时刻峰值与基值的差值控制量0UT__s(t-l)，减去A0UT__s(t)，结 果做为t时刻峰值与基值的差值控制量0UT__s (t)。
4.根据权利要求3所述的脉冲电源脉冲方向的控制方法，其特征在于所述的步骤B3、 B4之间，还包括以下步骤判断Δ OUT峰-基⑴，如果Δ OUT峰-基⑴> 10，则将Δ OUT峰-基⑴的值设定为10。
5.根据权利要求2-4任一项所述的脉冲电源脉冲方向的控制方法，其特征在于所述的 PID运算中，比例参数的取值范围为5-10，积分参数的取值范围为10-30，微分参数的取值 范围为2-15。全文摘要
本发明是有关于一种脉冲电源脉冲方向的控制方法，主要包括以下步骤A.获取峰值采样值，得到峰值控制量OUT峰值(t)；B.获取基值采样值，并计算出峰值与基值的差值控制量OUT峰-基(t)；C.如果OUT峰-基(t)≥0，执行步骤D，如果OUT峰-基(t)＜0，执行步骤E；D.将OUT峰-值(t)减去OUT峰-基(t)，结果做为t时刻的基值控制量OUT基值(t)，之后进行步骤F；E.将OUT峰-值(t)做为OUT基值(t)，之后进行步骤F；F.将OUT峰值(t)和OUT基值(t)转换并输出。本发明脉冲电源脉冲方向的控制方法，采用闭环控制方式，使得输出峰值永远不小于基值，既可保证脉冲输出精度，又可避免脉冲倒向，从而更加适于实用。
文档编号H02M9/00GK101895225SQ20101013251
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者朱晓洪, 郑雷 申请人:北京华浩森淮安科技有限公司