【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流电源控制领域，具体涉及一种适用于直流电源中恒压模式与恒流模式平滑自动切换的控制方法。
技术介绍
1、在直流电源控制领域，恒流输出和恒压输出是常用的两种输出模式。在期望理想的直流电源启动过程中，通常先为恒流模式，待输出电压达到设定电压时，平滑、无过冲的切换到恒压工作模式；在期望理想的负载突然增加或突然减小的过程中，电源能在恒流输出模式与恒压输出模式实现无过冲、无震荡的平滑切换。目前常用的恒流模式与恒压模式切换逻辑为比较电压环路控制器与电流环路控制器的输出值，取其中最小值作为调制波与三角载波进行调制，并对电压控制器输出值与电流环路控制器输出值中的较大值进行限制，此种切换逻辑通常会带来电压过冲、震荡等问题。
2、以常见的buck型直流变换器为例，buck电路如图1所示，由直流母线e，全控型mosfet，二极管d、储能电感l，储能电容c及负载r组成。在直流电源的控制中，常见的恒流恒压控制框图如图2所示。采用此方法时，由于电压控制器和电流环路控制器均为常见的pi控制器，常规的设置控制器输出阈值的方式容易引起启动过程中和恒流恒压切换过程中输出电压的震荡。具体原因为：若电压控制器的输出小于电流控制的输出，此时电源处于恒压输出状态，电流反馈值小于电流给定值，即电流环路控制器的误差输入信号在相当长的时间为正值，由于电流环路控制器积分作用的存在，电流环路控制器会很快达到其限幅阈值，此时若增大负载，电流反馈值大于电流给定值，即电流环路控制器的误差输入信号此时开始变为负值，此刻，电流环路控制器的输出在正阈值的基础上开始减小
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法及系统，能够在负载值发生变化时，能够平滑地按照期望进行恒流恒压模式的自动切换。
2、本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
3、一种用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，在恒流模式下，每个控制时刻通过电压控制器复位逻辑单元控制电压环路控制器复位，复位后所述电压环路控制器计数器清零，根据外部设定的电压环路控制器初值，重新进行递推计算；在恒压模式下，通过电流控制器复位逻辑单元控制电流环路控制器复位，复位后所述电流环路控制器计数器清零，根据外部设定的电流环路控制器初值，重新进行递推计算。
4、优选的，电压环路控制器和电流环路控制器均为pi控制器，pi控制器在非复位状态下的计算公式为：
5、u(k)＝u(k-1)+k·e(k)-k·a·e(k-1)
6、在复位状态下的计算公式为：
7、u(k)＝u(k-1)+k·e(k)
8、若pi控制器一直处于复位状态，则计算公式表示为：
9、u(0)＝u(0)+k·e(0)
10、其中，u(k)为当前第k时刻的控制器输出信号，u(k-1)为第k-1时刻控制器的输出信号，e(k)为给当前时刻给定信号与当前时刻反馈信号的差值，e(k-1)为上一时刻给定信号与反馈信号的差值，k为控制器的比例因子，为一固定值，a为控制器的零点，为一固定值。
11、优选的，pi控制器复位接口为高电平时进行复位，电压控制器复位逻辑单元的控制逻辑为：
12、在当前第k时刻，对预先保存的第k-1时刻的电压控制器输出值usc(k-1)和电流环路控制器的输出值isc(k-1)进行比较，若usc(k-1)≥isc(k-1)，则使usc_reset输出高电平，并维持一个采样周期，同时把上一时刻环路比较逻辑的输出值csc(k-1)作为电压环路控制器的初值；
13、电流控制器复位逻辑单元的控制逻辑为：
14、在当前第k时刻，对预先保存的第k-1时刻的电压控制器输出值usc(k-1)和电流环路控制器的输出值isc(k-1)进行比较，若isc(k-1)≥usc(k-1)，则使isc_reset输出高电平，并维持一个采样周期，同时把上一时刻环路比较逻辑的输出值csc(k-1)作为电流环路控制器的初值。
15、优选的，恒压模式和恒流模式在负载增大时的切换方式为：
16、电压控制器的输出小于电流控制的输出，电源处于恒压模式，电流环路控制器一直处于复位状态，第k时刻电流环路控制器的输出值为csc(k-1)+k·[isr(k)-isb(k)]，电压控制器的输出为csc(k)，电流给定isr(k)大于电流反馈isb(k)，则csc(k-1)+k·[isr(k)-isb(k)]＞csc(k-1)，认为csc(k)≈csc(k-1)，因此，csc(k-1)+k·[isr(k)-isb(k)]＞csc(k)，电流环路控制器的输出值比电压控制器的输出值大k·[isr(k)-isb(k)]；
17、若增大负载，电流反馈isb(k)值开始增大，电流环路控制器的输出csc(k-1)+k·[isr(k)-isb(k)]开始减小，很快与csc(k)相等，此后，电源便进入恒流工作，而电压环进行每个控制周期循环往复的复位，其输出值变为csc(k-1)+k·[usr(k)-usb(k)],大于电流环的输出值csc(k)，当负载突然减小后，电压反馈usb(k)增大，电压环的输出值与电流环的输出值相等后电源进入恒压工作模式。
18、一种用于直流电源的恒压恒流模式切换控制系统，用于实现上述方法，包括：电压环路控制器、电压控制器复位逻辑单元、电流环路控制器、电流控制器复位逻辑单元、环路比较逻辑单元，所述电压环路控制器受电压控制器复位逻辑单元控制，所述电流环路控制器受电流控制器复位逻辑单元控制，所述环路比较逻辑单元的两路输入分别与电压环路控制器和电流环路控制器的输出连接，环路比较逻辑单元的输出为当前时刻调制波csc(k)。
19、优选的，电压环路控制器包括外部初值给定usc(0)和复位接口usc_reset，电压环路控制器包括外部初值给定isc(0)和复位接口isc_reset，电压环路控制器和电流环路控制器均为pi控制器，所述当前时刻调制波csc(k)为两路输入之间的最小值。
20、本专利技术的优点在于：本专利技术在恒压输出状态时，电流环路控制器始终处于复位状态，电流环路控制器输出值
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1.一种用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，在恒流模式下，每个控制时刻通过电压控制器复位逻辑单元控制电压环路控制器复位，复位后所述电压环路控制器计数器清零，根据外部设定的电压环路控制器初值，重新进行递推计算；在恒压模式下，通过电流控制器复位逻辑单元控制电流环路控制器复位，复位后所述电流环路控制器计数器清零，根据外部设定的电流环路控制器初值，重新进行递推计算。
2.根据权利要求1所述用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，所述电压环路控制器和电流环路控制器均为PI控制器，PI控制器在非复位状态下的计算公式为：
3.根据权利要求2所述用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，所述PI控制器复位接口为高电平时进行复位，所述电压控制器复位逻辑单元的控制逻辑为：
4.根据权利要求3所述用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，恒压模式和恒流模式在负载增大时的切换方式为：
5.一种用于直流电源的恒压恒流模式切换控制系统，用于实现如权利要求1-4任一用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于
6.根据权利要求5所述用于直流电源的恒压恒流模式切换控制系统，其特征在于，电压环路控制器包括外部初值给定usc(0)和复位接口usc_reset，电压环路控制器包括外部初值给定isc(0)和复位接口Isc_reset，电压环路控制器和电流环路控制器均为PI控制器，所述当前时刻调制波Csc(k)为两路输入之间的最小值。
...【技术特征摘要】
1.一种用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，在恒流模式下，每个控制时刻通过电压控制器复位逻辑单元控制电压环路控制器复位，复位后所述电压环路控制器计数器清零，根据外部设定的电压环路控制器初值，重新进行递推计算；在恒压模式下，通过电流控制器复位逻辑单元控制电流环路控制器复位，复位后所述电流环路控制器计数器清零，根据外部设定的电流环路控制器初值，重新进行递推计算。
2.根据权利要求1所述用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，所述电压环路控制器和电流环路控制器均为pi控制器，pi控制器在非复位状态下的计算公式为：
3.根据权利要求2所述用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，所述pi控制器复位接口为高电平时进行复位，所述电压控制器复位逻辑单元的控制逻辑为：
4.根据权利要求3所述用于直流电源的恒压恒流模式切换控制方法，其特征在于，恒压模式和恒流模式在...
【专利技术属性】
技术研发人员：石文文，白洪超，董会娜，
申请(专利权)人：山东艾诺智能仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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