基于反饋控制的恒流型電子負(fù)載的實(shí)驗(yàn)研究

1、基于反饋控制的恒流型電子負(fù)載的實(shí)驗(yàn)研究在測量ac-dc和dc-dc電源、功率器件、電池、電池充電器等輸出能量或消耗能量時都需要負(fù)載，傳統(tǒng)的辦法是利用固定和可變電阻器來充當(dāng)被測負(fù)載。一種新興的儀器和測試設(shè)備一-電子負(fù)載應(yīng)運(yùn)而生，他利用功率器件模擬電阻器，具有很強(qiáng)的操作靈便性。目前，電子負(fù)載技術(shù)進(jìn)展的比較成熟，就其類型來說，普通有具有定(cc)、定電阻(cr)、定(cv)、定功率(cp)等工作模式。討論和開發(fā)新型的低成本的電子負(fù)載也成為一項(xiàng)故意義的工作。1 恒流型(cc)電子負(fù)載結(jié)構(gòu)框圖介紹恒流型(cc)電子負(fù)載是用來測試電壓源的多種性能的特地設(shè)備。本文介紹一款恒流型電子負(fù)載的新計(jì)劃，他基于反饋控

2、制理論，采納模擬pi調(diào)解器，控制n溝道大功率de的導(dǎo)通強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對被測電流的無靜差控制。其控制精度高，容易，成本低廉。圖1為恒流型電子負(fù)載的結(jié)構(gòu)框圖。直流框是一款直流穩(wěn)壓電源電路，他提供恒流設(shè)定電壓、pi調(diào)整器工作電壓、電流檢測和轉(zhuǎn)換電路的工作電源，要求必需具有的功率輸出和較高的電壓穩(wěn)定指標(biāo)。恒流設(shè)定電路可提供線性的可調(diào)負(fù)極性電壓輸出。pi調(diào)整器由一般的運(yùn)算構(gòu)成，pi參數(shù)用試驗(yàn)的辦法調(diào)為最佳。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為n溝道m(xù)os管或mos管組。/tabletable2 控制電路設(shè)計(jì)及試驗(yàn)討論要實(shí)現(xiàn)一個無靜差調(diào)整控制，就必需采納比例一積分一微分控制邏輯。對本控制對象，采納比例一積分(pi) 控制就能滿足要求。

3、硬件電路2所示。電路主要由倒相器，pi調(diào)整器，mos管和霍爾電流組成。設(shè)計(jì)時普通從控制對象或執(zhí)行單元舉行。首先需要確定的是執(zhí)行單元的傳遞函數(shù)，即mos管的放大系數(shù)ks確實(shí)定。21 mos管的放大系數(shù)ks確實(shí)定測試電路3所示。被測電壓源功率足夠大，輸出電流滿足測試要求。調(diào)整給定電位器w，測取mos管g極電壓ug和流過mos管d-s極的電流io得到一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表1中，從表中可以看出，當(dāng)ug25 v時，mos管不導(dǎo)通，io=0，稱為死區(qū)。在ug>25v后，mos管開頭導(dǎo)通，當(dāng)ug>33 v后，其關(guān)系呈線性變幻。在線性段求取ks。22 電流反饋系數(shù)確實(shí)定也就是霍爾電流傳感器轉(zhuǎn)換系數(shù)確

4、實(shí)定。設(shè)計(jì)中用到的電流傳感器為，輸入為電流，輸出為電壓，經(jīng)測試確定霍爾系數(shù)k=08 va，即當(dāng)傳感器的輸入端電流為l a時，輸出端的電壓為o8 v。=k=08 va。23 pi調(diào)整器靜態(tài)放大系數(shù)kp確實(shí)定按照負(fù)反饋閉環(huán)控制原理有：k=kpks=1得：kp=lks0875 va。按照此值，選取調(diào)整器輸入、輸出電阻值，以滿足rfri=kp。24 各電壓極性確實(shí)定和控制原理簡述各電壓極性普通是由后向前推得，mos管的控制電壓ug為正(+)，也就要求pi調(diào)整器的輸出為正(+)，又考慮到霍爾電流傳感器的輸出始終為正(+)，為了構(gòu)成負(fù)反饋控制，則pi調(diào)整器的給定電壓應(yīng)為負(fù)(一)。所以pi調(diào)整器采納負(fù)相輸入

5、，由前一級的倒相器將由電位器w產(chǎn)生的可調(diào)正電壓變?yōu)榭烧{(diào)的負(fù)電壓，作為恒流設(shè)定值加在調(diào)整器的輸入極，與由霍爾電流傳感器提供的電流反饋電壓舉行比較，按照偏差量和正負(fù)極性由pi調(diào)整器實(shí)現(xiàn)比例一積分調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)電流(io)恒定。轉(zhuǎn)變積分的大小，以滿足響應(yīng)迅速性和穩(wěn)定性要求。3 試驗(yàn)討論結(jié)果表2是試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)邏輯看，ugd(電位器w)和mos管漏、源極電流io成較好的線性關(guān)系。且iougd=1=108=125。試驗(yàn)中的調(diào)整響應(yīng)的迅速性和抗擾性能都能調(diào)為最佳。4 幾點(diǎn)解釋和改進(jìn)措施(1)因?yàn)椴杉{了pi調(diào)整器，mos管的死區(qū)不必特地設(shè)計(jì)電路來消退，mos管的非線性在閉環(huán)內(nèi)自行消退。(2)按照被測設(shè)備的性質(zhì)(阻性，感性，容性)，總可以通過調(diào)整pi參數(shù)，以保證其迅速性，穩(wěn)定性和抗擾性要求。(3)該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性能。可實(shí)現(xiàn)數(shù)字給定和調(diào)整控制。(4)對于要求測試電流較大時，可以考慮用多只mo