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行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

在开关电源领域，动态响应是评估开关电源性能的一个重要指标，改善数字电源的控制方法可以提高电源的动态响应能力。决定开关电源的动态响应性能的一个重要影响因素就是开关电源中的pid控制模块。pid控制模块的两个重要因素影响了系统的动态响应性能，一是pid控制模块的各项参数，包括比例系数kp、积分系数ki和微分系数kd。二是pid控制模块的实现方式。

传统的pid实现方式是利用微控制器中的计算单元来实现的，即系统根据运行时所采集到的相关系统数据如输出电压，根据pid控制模块的各项参数，根据公式来计算出下一周期所需要的控制量。但是由于数字控制相对于传统的模拟控制存在着其特有的数字环路延迟。总的数字控制环路延迟包括adc采样与转换时间、pid计算时间、pwm输出延迟、晶体管切换时间、和pid执行速度时期之和。其中adc采样与转换时间的典型值为500纳秒，pid计算时间的典型值为1微秒，pid执行速度时期典型值为2微秒。所以pid控制模块中控制量计算的过程占据了数字控制环路控制延迟的一大部分。如果考虑数字控制环路所带来的延时的影响，可能会造成当前计算出控制量已经不适用于当前情况的现象，从而导致系统的失调。所以在采用数字控制的时候就需要我们尽可能的缩短数字控制所带来的环路延时。同时，在数字控制中还存在着控制速的问题，低成本的微控制器往往不支持浮点数运算，从而导致控制量的计算不准确，控制波形存在数字控制特有的阶梯状波形，并且低成本的微控制器往往没有浮点数计算单元(fpu)，大大加长了计算过程的耗时，增大了数字控制的环路延时。

需解决的主要技术难题

寻找专家团队合作，进行以下研究。

1、设计条件：输出功率、输出电压、效率、最低交流输入、最低交流输出、安全击穿电压余量;      

2、电流波形系数、磁材饱和强度、磁材横截面积、开关频率、最大占空比;      

3、变压器参数：初级电感量、次级电感量、初级全数、次级圈数、磁隙宽度;      

4、初级参数：初级电流平均值、初级电流峰值、初级电流有效值、导通时间、开关管耐压、反射电压;      

5、次级参数：次级电流峰值、次级电流有效值、输出纹波电流、输出纹波电压;     

 6、滤波器参数：输出电感柱、输出电容、衰减倍数、衰减后纹波。

期望实现的主要技术目标

达到以下目标：在系统正常工作之初，LUT生成模块根据PID参数生成LUT，在系统工作之后，控制变量的生成由索引生成模块根据输出电压生成索引，然后在LUT之中直接查找得出相应的控制量，免去了计算的过程，同时加速了这一流程的处理速度，使得系统在使用低成本微控制器的同时保证高速数字控制性能。

需求解析

解析单位：浙江省宁波市 解析时间：2023-09-25

干宁

宁波大学

教授

综合评价

与现有技术相比，该研发提供的直流远供电源设备的开关机同步系统及方法，监控模块通过RS485通讯总线对多个在位电源模块的输出参数进行查询，并通过RS485通讯总线可以实现多个在位电源模块输出参数的一致性，然后通过在监控模块中将硬件使能信号设置为高电平，在位电源模块的件信号检测单元检测到监控模块上的硬件使能信号为高电平时，多个在位电源模块同步开机并开始进行电源输出；若是在位电源模块需要关闭时，将硬件使能信号为低电平，多个在位电源模块同步关机并清除软件使能信号，即通过硬件使能信号确保多个在位电源模块开关机的同步进行，该系统及方法具有电源开关机同步及时，工作效率高、操作方便及成本低等特点。

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