本發(fā)明涉及電源輸出控制電源，特別是涉及一種使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置及方法。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的環(huán)路控制多采用單環(huán)或者雙環(huán)控制實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，通過輸出電壓反饋或者輸出電流反饋，得到相應(yīng)的誤差，采用PID控制方式或者其他控制方式，完成對開關(guān)變化器輸出電流和輸出電壓的控制。中國專利文獻(xiàn)CN102227867A是本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)。目前，主要的控制方式有PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，但都很難保證變換器輸出滿足負(fù)載輸出特性要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于此，有必要提供一種使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置。同時，提供一種使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的方法。.一種使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置，包括第一控制單元、第二控制單元、第三控制單元、邏輯單元以及隔離單元；所述第一控制單元比較由變換器輸出端得到的第一參數(shù)反饋值和第一參數(shù)參考值，并輸出第一參數(shù)誤差控制信號；所述第二控制單元比較由變換器輸出端得到的第二參數(shù)反饋值和第二參數(shù)參考值，并輸出第二參數(shù)誤差控制信號；所述第三控制單元比較由變換器輸出端得到的第三參數(shù)反饋值和第三參數(shù)參考值，并輸出第三參數(shù)誤差控制信號；所述第一、第二和第三參數(shù)誤差控制信號分別輸入到所述邏輯單元的不同的輸入端，并在所述邏輯單元中選擇其值最小的一個通過其輸出端傳輸?shù)剿龈綦x單元輸入端，經(jīng)過所述隔離單元的輸出端并作為控制信號輸送到變換器的驅(qū)動電路；所述驅(qū)動電路依據(jù)接收到的控制信號控制變換器輸出特性。在優(yōu)選的實施例中，所述邏輯單元通過邏輯與確定其值最小的誤差控制信號。在優(yōu)選的實施例中，所述第一控制單元是電壓控制單元，所述第一參數(shù)反饋值是由變換器輸出端反饋的反饋電壓值，所述第一參數(shù)慘考數(shù)值是電壓參考值；所述第二控制單元是電流控制單元，所述第二參數(shù)反饋值是由變換器輸出端反饋的反饋電流值，所述第二參數(shù)考數(shù)值是電流參考值；所述第三控制單元是功率控制單元，所述第三參數(shù)反饋值由所述第一參數(shù)反饋值和第二參數(shù)反饋值運算而得，所述第三參數(shù)參考值是功率參考值。在優(yōu)選的實施例中，還包括乘法單元，所述乘法單元將所述第一參數(shù)反饋值和第二參數(shù)反饋值相乘，并將乘積作為第三參數(shù)反饋值輸出到所述第三控制單元。在優(yōu)選的實施例中，所述第一、第二和第三控制單元分別采用PID控制方法得到各自的參數(shù)誤差控制信號。在優(yōu)選的實施例中，所述第一控制單元包括：接收變換器輸出端反饋的反饋電壓值、并采用PID控制方式得到電壓誤差控制信號的第一PID控制器；所述第二控制單元包括：接收變換器輸出端反饋的反饋電流值、并采用PID控制方式得到電流誤差控制信號的第二PID控制器；所述第三控制單元包括：接收所述乘法單元運算得出的第三參數(shù)反饋值的第三PID控制器；所述第一PID控制器的反相輸入端接收變換器輸出端反饋的反饋電壓值，所述第一PID控制器的同相輸入端接收電壓參考值；所述第二PID控制器的反相輸入端接收變換器輸出端反饋的反饋電流值，所述第二PID控制器的同相輸入端接收電流參考值；所述第三PID控制器的反相輸入端接收所述乘法單元運算得出的第三參數(shù)反饋值，所述第三PID控制器的同相輸入端接收功率參考值；所述第一PID控制器、第二PID控制器及第三PID控制器各自的反相輸入端分別通過電阻、電容接入各自的輸出端，構(gòu)成PID環(huán)節(jié)。在優(yōu)選的實施例中，所述邏輯單元包括：與所述第一PID控制器的輸出端連接的二極管D1、與所述第二PID控制器的輸出端連接的二極管D2、及與所述第三PID控制器的輸出端連接的二極管D3；所述二極管D1、二極管D2、二極管D3的負(fù)極分別對應(yīng)接入到所述第一PID控制器、所述第二PID控制器、所述第三PID控制器的輸出端，所述二極管D1、二極管D2、二極管D3的正極連接后通過電阻R0接入供電電源。一種使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的方法，A)分別取得第一參數(shù)、第二參數(shù)和第三參數(shù)的參考值，并分別得到第一參數(shù)、第二參數(shù)和第三參數(shù)的反饋值；B)比較第一參數(shù)參考值和第一參數(shù)反饋值運算，得到第一參數(shù)誤差控制信號；比較第二參數(shù)參考值和第二參數(shù)反饋值運算，得到第二參數(shù)誤差控制信號；比較第三參數(shù)參考值和第三參數(shù)反饋值運算，得到第三參數(shù)誤差控制信號；C)比較上述三個誤差信號，并將其值最小的一個作為控制信號通過隔離單元輸送到該變換器的驅(qū)動單元，控制該變換器的輸出。在優(yōu)選的實施例中，所述步驟C)中，通過邏輯與確定其值最小的誤差控制信號；所述第一參數(shù)反饋值是由所述變換器輸出端反饋的反饋電壓值，所述第一參數(shù)參考數(shù)值是電壓參考值；所述第二參數(shù)反饋值是由所述變換器輸出端反饋的反饋電流值，所述第二參數(shù)考數(shù)值是電流參考值；所述第三參數(shù)反饋值由所述第一參數(shù)反饋值和第二參數(shù)反饋值運算而得，所述第三參數(shù)參考值是功率參考值。在優(yōu)選的實施例中，所述步驟B)中，分別通過PID控制方法得到所述第一、第二和第三參數(shù)誤差控制信號。上述的使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置及方法設(shè)置有第一控制單元、第二控制單元、第三控制單元進(jìn)行多環(huán)控制，且第一控制單元、第二控制單元、第三控制單元與邏輯單元連接，邏輯單元選擇控制三者中輸出的最低值作為前級控制信號輸出以進(jìn)行多環(huán)路之間的切換控制，保證環(huán)路之間順利切換，多環(huán)路切換實現(xiàn)多控制對象的控制以達(dá)到變換器輸出特性對負(fù)載輸出特性的擬合，有效的提高了控制的精度，同時避免了環(huán)路切換過程中導(dǎo)致的競爭。附圖說明圖1為本發(fā)明一實施例的使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明另一具體實施例的使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置的一示意圖；圖3為負(fù)載輸出特性曲線示意圖；圖4為本發(fā)明一實施例的使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的方法的流程圖。具體實施方式如圖1所示，本發(fā)明一實施例的一種使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置100，包括第一控制單元102、第二控制單元104、第三控制單元106、邏輯單元108、以及隔離單元110。第一控制單元102比較由變換器輸出端得到的第一參數(shù)反饋值與第一參數(shù)參考值，且輸出第一參數(shù)誤差控制信號。第二控制單元104比較由變換器輸出端得到的第二參數(shù)反饋值和第二參數(shù)參考值，并輸出第二參數(shù)誤差控制信號。第三控制單元106比較由變換器輸出端得到的第三參數(shù)反饋值和第三參數(shù)參考值，并輸出第三參數(shù)誤差控制信號。第一、第二和第三參數(shù)誤差控制信號分別輸入到邏輯單元108的不同的輸入端，并在邏輯單元108中選擇其值最小的一個通過其輸出端傳輸?shù)礁綦x單元110輸入端，經(jīng)過隔離單元110的輸出端并作為控制信號輸送到變換器的驅(qū)動電路。驅(qū)動電路依據(jù)接收到的控制信號控制變換器輸出特性。進(jìn)一步，本實施例的邏輯單元108通過邏輯與確定其值最小的誤差控制信號。本實施例中，優(yōu)選的，隔離單元110可選用變壓器T1。如圖1及圖2所示，進(jìn)一步，優(yōu)選的，本實施例的第一控制單元102是電壓控制單元。第一參數(shù)反饋值是由變換器輸出端反饋的反饋電壓值，第一參數(shù)慘考數(shù)值是電壓參考值。進(jìn)一步，優(yōu)選的，本實施例的第二控制單元104是電流控制單元。第二參數(shù)反饋值是由變換器輸出端反饋的反饋電流值，第二參數(shù)考數(shù)值是電流參考值。進(jìn)一步，優(yōu)選的，本實施例的第三控制單元106是功率控制單元。第三參數(shù)反饋值由第一參數(shù)反饋值和第二參數(shù)反饋值運算而得，第三參數(shù)參考值是功率參考值。進(jìn)一步，本實施例的裝置100還包括乘法單元。乘法單元將第一參數(shù)反饋值和第二參數(shù)反饋值相乘，并將乘積作為第三參數(shù)反饋值輸出到第三控制單元106。進(jìn)一步，本實施例的乘法單元優(yōu)選的為乘法器T0。進(jìn)一步，本實施例的第一、第二和第三控制單元102、104、106分別采用PID控制方法得到各自的參數(shù)誤差控制信號。進(jìn)一步，本實施例的第一控制單元102包括：接收變換器輸出端反饋的反饋電壓值、并采用PID控制方式得到電壓誤差控制信號的第一PID控制器PID1。第二控制單元104包括：接收變換器輸出端反饋的反饋電流值、并采用PID控制方式得到電流誤差控制信號的第二PID控制器PID2。第三控制單元106包括：接收乘法單元運算得出的第三參數(shù)反饋值的第三PID控制器PID3。進(jìn)一步，本實施例的第一PID控制器PID1的反相輸入端接收變換器輸出端反饋的反饋電壓值，第一PID控制器PID1的同相輸入端接收電壓參考值。進(jìn)一步，本實施例的第二PID控制器PID2的反相輸入端接收變換器輸出端反饋的反饋電流值，第二PID控制器PID2的同相輸入端接收電流參考值。進(jìn)一步，本實施例的第三PID(P比例-I積分-D微分)控制器PID3的反相輸入端接收乘法單元運算得出的第三參數(shù)反饋值。第三PID控制器的同相輸入端接收功率參考值。第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2及第三PID控制器PID3各自的反相輸入端分別通過電阻、電容接入各自的輸出端，構(gòu)成PID環(huán)節(jié)。如圖1至圖2所示，進(jìn)一步，本實施例的邏輯單元108包括：與第一PID控制器PID1的輸出端連接的二極管D1、與第二PID控制器PID2的輸出端連接的二極管D2、及與第三PID控制器PID3的輸出端連接的二極管D3。進(jìn)一步，本實施例的二極管D1、二極管D2、二極管D3的負(fù)極分別對應(yīng)接入到第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2、第三PID控制器PID3的輸出端。二極管D1、二極管D2、二極管D3的正極連接后通過電阻R0接入供電電源VCC。優(yōu)選的，本實施例的第一、第二和第三控制單元102、104、106分別為電壓控制單元即電壓環(huán)、電流控制單元即電流環(huán)、功率控制單元即功率環(huán)。第一PID(比例-積分-微分)控制器PID1、第二PID(比例-積分-微分)控制器PID2及第三PID控制器PID3的輸出端通過二極管實現(xiàn)邏輯“與”連接，并控制將第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2及第三PID控制器PID3三者中輸出的最低值作為前級控制信號輸出。進(jìn)一步，本實施例的變換器的輸出電壓經(jīng)衰減后接入到第一PID控制器PID1的反相輸入端，第一PID控制器PID1的同相輸入端接電壓參考值Vref。變換器的輸出電流經(jīng)衰減后接入到第二PID控制器PID2的反相輸入端，第二PID控制器PID2的同相輸入端接電流參考值Iref。乘法器T0輸出端接入到第三PID控制器PID3的反相輸入端、該第三PID控制器PID3的同相輸入端接功率參考值Pref。優(yōu)選的，本實施例的第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2、第三PID控制器PID3的輸出端各自分別通過接入二極管D1、D2、D3后連接，構(gòu)成邏輯“與”關(guān)系，即第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2、第三PID控制器PID3三者同時作用。第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2、第三PID控制器PID3的輸出端組成邏輯“與”關(guān)系，設(shè)第一PID控制器PID1輸出為V1，第二PID控制器PID2輸出為V2，第三PID控制器PID3輸出為V3，則當(dāng)V1<V2<V3時，此時二極管D1導(dǎo)通，此時輸入到變壓器T1端的電壓由V1決定；依次類推，第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2、第三PID控制器PID3中，哪一個輸出最低，邏輯單元108中選擇其值最小的一個通過其輸出端傳輸?shù)礁綦x單元110輸入端，輸出最低的就會使另外的兩個被鉗位。當(dāng)V1＝V2＝V3時，三者輸出相同，此時由三者共同決定。進(jìn)一步，本實施例的第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2、第三PID控制器PID3的輸出端分別通過電阻R1、R2、R3接入各自的連接的二極管D1、D2、D3的負(fù)極。二極管D1、D2、D3的正極連接后接入供電電源端VCC。本實施例的第一PID控制器PID1的反相輸入端依次通過電阻R4、電容C1接入到二極管D1的負(fù)極，同時二極管D1的負(fù)極通過接入電阻R7接地；本實施例的第二PID控制器PID2的反相輸入端依次通過電阻R5、電容C2接入到二極管D2的負(fù)極，同時二極管D2的負(fù)極通過接入電阻R8后接地；本實施例的第三PID控制器PID3的反相輸入端依次通過電阻R6、電容C3接入到二極管D3的負(fù)極，同時二極管D3的負(fù)極通過接入電阻R9后接地。進(jìn)一步，本實施例的使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置100輸出作為前級控制信號，通過磁隔離方式將該控制信號傳遞給變壓器T1的原邊的控制器。進(jìn)一步，本實施例的電壓環(huán)與功率環(huán)為變換器的輸出控制環(huán)。電流環(huán)作為變換器輸出電流的限流輸出。如圖4所示，本發(fā)明一實施例的一種使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的方法，包括如下步驟：S301，A)分別取得第一參數(shù)、第二參數(shù)和第三參數(shù)的參考值，并分別得到第一參數(shù)、第二參數(shù)和第三參數(shù)的反饋值；S303，B)比較第一參數(shù)參考值和第一參數(shù)反饋值運算，得到第一參數(shù)誤差控制信號；比較第二參數(shù)參考值和第二參數(shù)反饋值運算，得到第二參數(shù)誤差控制信號；比較第三參數(shù)參考值和第三參數(shù)反饋值運算，得到第三參數(shù)誤差控制信號；S305，C)比較上述三個誤差信號，并將其值最小的一個作為控制信號通過隔離單元輸送到該變換器的驅(qū)動單元，控制該變換器的輸出。進(jìn)一步，本實施例的步驟C)中，通過邏輯與確定其值最小的誤差控制信號；第一參數(shù)反饋值是由變換器輸出端反饋的反饋電壓值，第一參數(shù)參考數(shù)值是電壓參考值；第二參數(shù)反饋值是由變換器輸出端反饋的反饋電流值，第二參數(shù)考數(shù)值是電流參考值；第三參數(shù)反饋值由第一參數(shù)反饋值和第二參數(shù)反饋值運算而得，所述第三參數(shù)參考值是功率參考值。進(jìn)一步，本實施例的步驟B)中，分別通過PID控制方法得到第一、第二和第三參數(shù)誤差控制信號。變換器輸出電壓反饋值VFB給電壓環(huán)的第一PID控制器PID1，第一PID控制器PID1將輸出電壓反饋值VFB與電壓參考值Vref比較后得出相應(yīng)的電壓誤差控制信號，利用該電壓誤差信號采用PID控制方式控制變換器的輸出電壓。變換器輸出電流反饋值IFB給電流環(huán)的第二PID控制器PID2，第二PID控制器PID2將輸出電流反饋值IFB與電流參考值Iref比較后得出相應(yīng)的電流誤差控制信號，利用該電流誤差控制信號采用PID控制方式控制變換器的輸出電流。利用乘法器T0運算求出變換器輸出電壓反饋值VFB與輸出電流反饋值IFB的乘積、并將該乘積反饋給第三PID控制器PID3作為輸出功率反饋值，第三PID控制器PID3將輸出功率反饋值與功率參考值Pref比較后得出相應(yīng)的功率誤差控制信號，利用該功率誤差控制信號采用PID控制方式控制變換器的輸出功率。第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2及第三PID控制器PID3的輸出端構(gòu)成邏輯“與”關(guān)系，并將第一PID控制器PID1、第二PID控制器PID2及第三PID控制器PID3三者輸出端中輸出的最低值作為前級控制信號輸出。本實施例的第一PID控制器PID1的反相輸入端依次通過電阻R4、電容C1接入到二極管D1的負(fù)極，同時二極管D1的負(fù)極通過接入電阻R7接地；本實施例的第二PID控制器PID2的反相輸入端依次通過電阻R5、電容C2接入到二極管D2的負(fù)極，同時二極管D2的負(fù)極通過接入電阻R8后接地；本實施例的第三PID控制器PID3的反相輸入端依次通過電阻R6、電容C3接入到二極管D3的負(fù)極，同時二極管D3的負(fù)極通過接入電阻R9后接地。進(jìn)一步，本實施例的多環(huán)路切換控制電路100輸出的作為前級控制信號，通過磁隔離方式將該控制信號傳遞給功率變壓器T1原邊的控制器。進(jìn)一步，本實施例的電壓環(huán)與功率環(huán)為變換器的輸出控制環(huán)。電流環(huán)作為變換器輸出電流的限流輸出。本發(fā)明采用電壓、電流、功率作為變換器的主要控制對象，而對于三個對象共同作用下的變換器，其輸出特性由負(fù)載決定，通過改變電壓參考，電流參考及功率參考，可以有效的實現(xiàn)變換器輸出特性與負(fù)載輸出特性的擬合。該類電源可廣泛應(yīng)用于汽車，新能源，計算機(jī)，航空航天等領(lǐng)域。本發(fā)明的多環(huán)路切換控制電路100可有效實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時改善變換器的動態(tài)特性，通過反饋輸出電壓、輸出電流，得到相應(yīng)的誤差，采用PID控制方式完成對開關(guān)變化器輸出電流和輸出電壓的精確控制。如圖2所示，為本發(fā)明的變換器的輸出擬合的負(fù)載輸出特性曲線，其負(fù)載主要為恒功率特性，同時需要滿足在一定的穩(wěn)壓和限流輸出特性。對于如圖3所示的負(fù)載輸出特性曲線，為保證變換器輸出特性與負(fù)載輸出特性一致，需同時考慮變換器的輸出電壓、輸出電流及輸出功率，三者存在一定的關(guān)系，且需保證環(huán)路之間即電壓環(huán)路、電流環(huán)路、功率環(huán)路之間順利切換并且不產(chǎn)生相互的競爭。相對傳統(tǒng)PID控制方式，其主要針對單一的控制對象進(jìn)行控制以實現(xiàn)對變換器輸出電壓和電流的控制；而本發(fā)明主要對于多個環(huán)路同時作用條件下，負(fù)載輸出特性有一定要求的控制，單一變量很難實現(xiàn)，本發(fā)明中提出的采用多環(huán)路切換實現(xiàn)多控制對象的控制以達(dá)到對負(fù)載輸出特性的擬合，有效的提高了控制的精度，避免了環(huán)路切換過程中導(dǎo)致的競爭。本發(fā)明的使變換器輸出特性與負(fù)載特性擬合的裝置及方法采用多環(huán)路切換控制實現(xiàn)變換器與負(fù)載輸出特性擬合。變換器的反饋信號為輸出電壓和輸出電流，同時通過乘法器將輸出電壓反饋信號與輸出電流反饋信號二者的乘積求出，并作為功率反饋信號，其中對反饋電流、電壓及功率分別給定參考值，電壓環(huán)和功率環(huán)作為變換器的輸出控制環(huán)，電流環(huán)作為變換器輸出電流的限流輸出，且通過PID控制器的輸出端的二極管相互之間構(gòu)成邏輯“與”關(guān)系，即三者同時作用，取其最低值為最終前級控制信號，通過磁隔離方式，將該控制信號傳遞至原邊，最后實現(xiàn)對變換器輸出特性的控制。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。