PEMFC控制系统电源的设计
3.2 隔离采样电路的设计
为了保证电路的可靠运行，电压的采样最好能够与控制电路隔离，这样能够避免主电路中大电流流过地线时压降带来的干扰。在本机中，通过电压霍尔元件实现控制电路与主电路的隔离。霍尔电压元件的原理是：将大电阻串人电压及霍尔元件的原边，得到原边电流，该电流能在副边产生一定比例的副边电流，副边电流流过电阻产生的压降能够反应主电路的电压值。所设计的DC／DC变换器的输出直流电压的采样电路如图5所示。
从图5中的参数可以看出：
UADC1=Uo／10
经过霍尔元件的隔离与运放的处理后，送入DSP的A／D转换电压与主电路隔离，提高了整个电路的抗干扰能力。
3.3 PI调节器的参数选择
该DC／DC变换器的控制电路采用的是电压单闭环控制，将Gv(s)设计成PI控制器，它的参数选择在很大程度上决定了DC／DC变换器的性能，因此它们的选择在机器的研发过程中至关重要。
在研制该机的过程中，本文是进行参数选择为：先选择主电路的参数及采样电路的参数，并且在Matlab中建立该DC／DC变换器的模型，再根据大致原则，对PI的参数先进行大致的估计，不断对PI的参数进行调节。得到满意的结果后，将该参数编程到DSP中，实际运行后，根据实验的结果，再稍微调整。最后得到的结果如下：
Gv(s)=5+20／s
在该参数下，用Matlab仿真后得到的满载时结果如图6所示。
从仿真波形可以看出，在该PI参数设置下，所设计的开关电源的输出电压基本上达到了所要求的5 V。
4 实验结果与分析
研制的开关电源输入电压48 V，输出24 V空载，5 V电压输出电流0.5 A时测得的电压波形如图7所示。经测量输出电压4.96 V，纹波电压的峰峰值为Vp-p=35 mV。PEMFC发电机在运行时。其输出端接开关电源，5 V输出接0.5 W负载时测得的电压波形如图8所示。经测量，开关电源的电压输出为5.01 V，其峰峰值电压纹波经测量为Vp-p=80 mV。
通过试验波形可以看出，研制的DC／DC开关电源输出电压稳定，能够适应PEMFC发电机的输出特性，基本满足控制系统对电源的需求。PEMFC输出的直流电压波形中毛刺很多，而且开关电源的制作工艺有待进一步完善。因此造成开关电源输出纹波较大。
5 结 语
设计了开关电源的主电路结构，及该开关电源的滤波、整流等电路，给出了开关电源高频变压器的设计方法，计算了元器件参数并选择型号，研制了电源样机。对研制的开关电源进行了性能测试，能够适应PEMFC发电机的输出特性，满足控制系统的需求。
评论