本發(fā)明屬于數(shù)字電源設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

得益于集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字電源逐步開始替代模擬電源。相對于模擬電源，數(shù)字電源具有適應(yīng)性強靈活度高、可編程控制算法、高集成度等優(yōu)點，因此數(shù)字電源的控制算法具有很高的提升潛力。

對于大多數(shù)電源來說，其負載具有很強的未知性，因此其閉環(huán)控制算法具有很強的適應(yīng)性，造成了其缺乏針對性的問題，并不能很好的滿足特殊負載下的工作要求。特別是類似于發(fā)射機的行波管負載，其工作狀態(tài)在重載與輕載間高頻率更替，并且其自身的特性造成系統(tǒng)閉環(huán)控制器只適合采集電壓反饋參數(shù)，電流參數(shù)獲取困難或不準確，導(dǎo)致普通的控制算法響應(yīng)速度不夠快的劣勢在工作中經(jīng)常出現(xiàn)，比如在施加輻射初始時電壓恢復(fù)速度慢，當(dāng)調(diào)節(jié)參數(shù)照顧到響應(yīng)速度時，輻射過程中抖動會加劇等，很難照顧到系統(tǒng)的方方面面。因此需要設(shè)計了一種修正控制方式來提高響應(yīng)速度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制方法及系統(tǒng)，用于解決行波管負載的控制中，在滿足性能的提示，提高電源響應(yīng)速度、減少電壓波動。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制方法，其包括

首先得到不同模擬負載狀態(tài)下的電源輸出功率與控制量的關(guān)系；

將多組脈沖信號依次輸入到控制系統(tǒng)，得到相應(yīng)的脈沖負載與控制量的關(guān)系；

根據(jù)電源輸出功率與控制量關(guān)系及脈沖負載與控制量關(guān)系得到不同脈沖負載下控制量的調(diào)整范圍及控制量標準值；

根據(jù)所述調(diào)整范圍及控制量標注值對閉環(huán)控制系統(tǒng)運算結(jié)果進行修正。

進一步的，在開環(huán)控制系統(tǒng)下得到所述電源輸出功率與控制量的關(guān)系。

進一步的，得到所述關(guān)系的過程為將模擬負載的電源輸出功率以一定幅度依次增加。

進一步的，控制范圍的上限與控制量標準值的差值不小于控制范圍的下限與控制量標準值的差值。

本發(fā)明還提供了一種基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制系統(tǒng)，其包括

負載模塊；

脈沖信號發(fā)送模塊，用于發(fā)送脈沖負載信號；

功率電路模塊，用于為負載提供電源，并輸出電源電壓反饋信號；

數(shù)字控制模塊，數(shù)字控制模塊接收脈沖負載信號及電源電壓反饋信號，根據(jù)脈沖負載信號及電源電壓反饋信號輸出控制信號用于控制功率電路模塊輸出給負載的電源。

本發(fā)明的基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制系統(tǒng)電路相對傳統(tǒng)閉環(huán)控制器主要增加了prf信號檢測電路、數(shù)字運算控制電路：

①prf信號檢測電路用于采集輻射的脈沖信號，并根據(jù)運算器采集引腳的電氣特性將其轉(zhuǎn)換至合適的電平，防止損壞運算器；

②運算控制電路具有脈沖信號檢測功能和較高的運算能力；

系統(tǒng)投入工作前，首先在不同強度的脈沖負載工況下，將穩(wěn)態(tài)的控制信號做標定記錄，然后將結(jié)果寫入存儲器中?？刂破鞴ぷ鲿r會檢測到傳遞過來的脈沖prf信號，并在一個負載周期內(nèi)計算出負載強度，根據(jù)之前標定的數(shù)據(jù)選擇對應(yīng)的控制信號標定結(jié)果，直接傳送至驅(qū)動控制器中，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

本發(fā)明的基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制方法及系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

1、自動測定負載強度；

2、根據(jù)測定負載狀況來補償控制策略，使電源響應(yīng)速度快，電壓波動?。惶貏e適合用在發(fā)射機高壓電源或類似的可預(yù)知脈沖負載電源中。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為本發(fā)明一實施例的有修正的控制器原理圖。

圖2為本發(fā)明一實施例的控制算法流程圖。

圖3為本發(fā)明一實施例的無修正控制算法仿真曲線圖。

圖4為本發(fā)明一實施例的有修正控制算法仿真曲線圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。

本發(fā)明的基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制系統(tǒng)，如圖1所示，其包括負載模塊；脈沖信號發(fā)送模塊，用于發(fā)送脈沖負載信號；功率電路模塊，用于為負載提供電源，并輸出電源電壓反饋信號；數(shù)字控制模塊，數(shù)字控制模塊接收脈沖負載信號及電源電壓反饋信號，根據(jù)脈沖負載信號及電源電壓反饋信號輸出控制信號用于控制功率電路模塊輸出給負載的電源。

本發(fā)明中基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制系統(tǒng)的修正控制方法步驟參見圖2，包括：

首先進行控制系統(tǒng)的開環(huán)功率測試，用負載模塊模擬行波管負載下，通過數(shù)字控制模塊調(diào)整控制信號使控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作在行波管額定工作值，記錄該狀態(tài)下的控制信號數(shù)值；

之后發(fā)送多種脈沖信號并通過脈沖信號(prf，pulserecurrencefrequency)檢測電路調(diào)整不同頻率和占空比的負載，進行多次的測試，最終得到不同頻率及占空比下控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作的控制信號對應(yīng)表，將對應(yīng)表作為控制量標準值(標準庫)嵌入到數(shù)字控制器的某存儲區(qū)域內(nèi)；

然后電源啟動工作后，數(shù)字控制器檢測到prf觸發(fā)的中斷，然后捕捉其相鄰的上升沿信號與下降沿信號間的數(shù)值以及相鄰的兩個上升沿之間的數(shù)值，通過計算兩值之間的占空比即可得到當(dāng)前負載的輕重；

最后將測得的負載程度與標準庫中的對應(yīng)結(jié)果做比較，將標準庫中的對應(yīng)的控制信號賦予驅(qū)動數(shù)字控制器，數(shù)字控制器在此基礎(chǔ)上再進行穩(wěn)壓控制。

上述控制方式是通過測試prf信號，對控制系統(tǒng)進行了限制修正的工作。

下面以一具體案例進行舉例說明，假設(shè)行波管工作額定電壓10kv，最大工作功率1kw，脈沖工作信號占空比在1％-5％(1％，2％，3％，4％，5％五種工作狀態(tài))之間。首先，在開環(huán)功率測試，斷開功率電路閉環(huán)控制回路，使用可調(diào)模擬負載替代行波管負載：

1)將模擬負載調(diào)整至最小狀態(tài)下，從零開始逐步提高數(shù)字控制器輸出的控制量，當(dāng)輸出電壓穩(wěn)定在行波管負載額定工作電壓時，記錄此狀態(tài)下控制量的數(shù)值；

2)提高可調(diào)模擬負載至行波管最大功率的10％，此時功率電路輸出電壓被拉低，逐步提高數(shù)字控制器輸出的恒定控制量，當(dāng)輸出電壓穩(wěn)定在行波管額定工作電壓時，記錄此狀態(tài)下控制量的數(shù)值；

3)重復(fù)2中的操作，以行波管最大工作功率的10％為步長，依次提高模擬負載，并逐步提高數(shù)字控制器輸出的恒定控制量，當(dāng)輸出電壓穩(wěn)定在行波管額定工作電壓時，記錄相應(yīng)狀態(tài)下控制量的數(shù)值，直至測試至最大功率。

之后進行脈沖信號占空比及對應(yīng)功率測試，連接功率電路與數(shù)字控制器形成閉環(huán)控制回路，脈沖信號給定控制系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下時不同的占空比信號，并測定該占空比下控制信號量的數(shù)值。

將上述兩組測試結(jié)果統(tǒng)計記錄，如下表：

通過上述步驟可以得到控制量與占空比大致的對應(yīng)關(guān)系及趨勢，將行波管每種工作狀態(tài)對應(yīng)的控制量范圍做近似估測，得到控制量標準庫數(shù)據(jù)，如下：

以占空比為1％時為例，其控制量范圍確定如下：閉環(huán)測試下，當(dāng)控制系統(tǒng)負載的占空比為1％時，控制量信號穩(wěn)定在10.5左右，現(xiàn)實情況下控制系統(tǒng)會受到外界環(huán)境條件的影響，提高或者降低電源的性能，這時要通過實際經(jīng)驗與實驗來確定外界環(huán)境對系統(tǒng)的影響程度，再根據(jù)開環(huán)測試得到的控制量與輸出功率對應(yīng)關(guān)系，來確定控制量范圍。例如近似認為20％-30％這段控制量與輸出功率為線性關(guān)系，那么控制量達到11.5時，輸出功率已經(jīng)可以到25％的額定功率，預(yù)留出的控制余量足矣應(yīng)對各種外界環(huán)境對系統(tǒng)造成的功率衰減。標準實驗室環(huán)境下通常位于控制系統(tǒng)較為適宜的工作環(huán)境，即效率較高的工作環(huán)境，因此其控制范圍下限通常比較接近控制量的標準值，不宜偏離過大，留出過多的余量，因此控制范圍的上限與控制量標準值的差值不小于控制范圍的下限與控制量標準值的差值，如占空比為4％，控制量范圍上限與標準值的差值為(35-33.5)不小于控制量范圍下限與標準值的差值為(32.5-33.5)。

在將上述控制量標準值嵌入到數(shù)字控制器控制算法中，當(dāng)數(shù)字控制器檢測到脈沖信號時，數(shù)字控制器會計算出當(dāng)前脈沖信號的占空比，并找到對應(yīng)的控制量標準值，將其輸出至功率電路，然后進入至閉環(huán)穩(wěn)壓控制算法，當(dāng)經(jīng)過控制算法得到的新控制量超過對應(yīng)的控制量范圍時，控制量取控制量范圍的邊界值。

參見圖3和圖4即分別為未采用本發(fā)明的修正控制方法和采用本發(fā)明的修正控制方法的仿真圖，通過對比附圖3與附圖4可見，在增加修正控制算法以后，控制系統(tǒng)在第一時間調(diào)整至相對合適的控制量輸出，而沒有增加修正控制算法的附圖3中，控制量是通過閉環(huán)控制算法逐步增加至相應(yīng)位置(圖3中上圖的初始位置)，顯然響應(yīng)速度較修正后的偏慢(參見圖4上圖的初始位置，直接達到控制量)；其次，經(jīng)過修正后的控制算法，其控制量的波動的明顯減小，圖3中的波形中峰值與峰谷差值明顯大于圖4，相應(yīng)的輸出電壓文波也減小，當(dāng)標定結(jié)果越精細時，其效果越明顯。在圖3和圖4中，由上至下分別為控制信號、電壓、脈沖負載。

本發(fā)明的基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制系統(tǒng)電路相對傳統(tǒng)閉環(huán)控制器主要增加了prf信號檢測電路、數(shù)字運算控制電路：

①prf信號檢測電路用于采集輻射的脈沖信號，并根據(jù)運算器采集引腳的電氣特性將其轉(zhuǎn)換至合適的電平，防止損壞運算器；

②運算控制電路具有脈沖信號檢測功能和較高的運算能力；

系統(tǒng)投入工作前，首先在不同強度的脈沖負載工況下，將穩(wěn)態(tài)的控制信號做標定記錄，然后將結(jié)果寫入存儲器中?？刂破鞴ぷ鲿r會檢測到傳遞過來的脈沖prf信號，并在一個負載周期內(nèi)計算出負載強度，根據(jù)之前標定的數(shù)據(jù)選擇對應(yīng)的控制信號標定結(jié)果，直接傳送至驅(qū)動控制器中，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

本發(fā)明的基于脈沖信號檢測的數(shù)字電源穩(wěn)壓修正控制方法及系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

1、自動測定負載強度；

2、根據(jù)測定負載狀況來補償控制策略，使電源響應(yīng)速度快，電壓波動??；特別適合用在發(fā)射機高壓電源或類似的可預(yù)知脈沖負載電源中。

以上所述，僅為本發(fā)明的最優(yōu)具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。