狂妄少女陕西航空职业技术学院毕业设计(论文)
变频器是整个应急电源的核心部分，所以变频器质量将很大程度上决定应急电源的质量。 变频器本身的功率器件，整流模块以及IGBT模块应有适当的余量，以保证承受蓄电池电压接入时的冲击 。
控制电路：
FU QF L1 L2 L3 vdD 3M 红外线控制电路 采集反馈电路
由锯齿波产生电路可知上升和下降的斜率是可以通过改变电路参数来调整，即电容的冲放电的时间常数是可调的。在3525A芯片中，RT阻值决定了内部恒流源对CT的充电，而CT的放电则由RD决定。这样就把充电和放电回路分开，有利于通过RD来调整最小死区时间T dead min，从而也调整了其它脉宽时的死区时间T dead。芯片的振荡频率可近似表示为:在维持RT固定不变的情况下，由频率公式可以看到Fs与RD成反比变化。在本系统中CT=2.2nf，RT=8.2kΩ，RD=120Ω，则系统开关频率据上式计算的理论值为Fs=37.3kHz，实测值Fs=37.4kHz，PWM周期T=26.7μs。 (2) 死区时间分析上面提到了两个时间参数T dead和T dead min: T dead是系统工作时一个开关管关断到另一个开关管导通的时间间隔； T dead min是一个安全死区时间参数，它是基于开关管的物理开关特性来定义的，即要求开关管在 时间内完全关断。
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T dead min的出现，必然导致输出脉宽受限，最大输出脉宽。显而易见T dead与T dead min的关系为:T dead min ≤T dead。
本系统中，在电容CT两端可得到一个从0.96V到3.2V变化的锯齿波，基于本系统开关频率、在反馈电压为1.6V时做出如图3所示的PWM脉冲及死区时间的仿真分析。
DRA
15V 5V
T dead
DRB
PW 15V 5V
4V 3.2V
1.8V 0.96V
26.7us 60.0us
100.0us
图4 PWM脉冲及死区时间的仿真分析
由图4可知，芯片的振荡周期: T = 2 ( T r * T f ) 芯片输出的脉冲宽度:
其中: T r为电容； CT充电时间； T f为电容； CT放电时间； PW
为芯片输出的脉冲宽度且PW ≤ PW max，T dead为死区时间。在不变动RT的情况下，T r便为定值，当RD发生变化时，T f将随之变化，从而引起T的变化，则在输出相同脉宽的情况下T dead必然发生变化。这就是调整死区时间的基本原理。另外，从图4中可以看到输出的两路脉冲相位相反而且间隔均等，这就很好的保证了变压器的
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充磁平衡，防止磁偏的发生。U1B、R10、R9、W2构成系统反馈深度调节环节，它决定了系统传函框图中的反馈系数K；由于受到锯齿波电压的限制，输入芯片的电压值超过了某一个固定值之后便不能再影响输出脉冲的宽度，为了保护芯片，调整 便可以限定进入芯片的最大电压值。设PI环节的传函为G1(s)，3525A芯片的传函为
G2(s)，主电路的传函为G3(s)。则整个系统的传函为系统的传函框图如图5所示。
G1（S） G2（S） G3（S） U(s)
U g（s） K Ui(s)
图5 系统传函框图
在这里结合实际的调试经验作两点说明: 反馈系数K的设定需综合考虑到U g的给定范围，使得反馈值Uf1能够很好的跟踪给定电压U g，并且使输出电压均匀、平滑的上升；PI环节中的比例环节主要由R5决定，积分环节主要由C2决定。增大R5的值可以提高系统的动态响应特性和系统响应的幅值，但当R5超过了某个特定的值之后，整个闭环系统将趋于不稳定； 增大C2的值可以减小系统的超调量，但系统的响应速度将减慢，如果C2的值过小，将导致整个闭环系统不稳定。
过流环节分析图6中电压源限流环节的U if信号是经过电流传感器和运放环节
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处理过的一个负的电压信号,U if与V1的比较结果决定了系统是否进行限流操作。当电压源正常工作时，图中的晶体管N1工作在线性放大区，当发生限流时便工作在饱和区，这一点通过调整R7和R8的值便可实现。当限流发生时，此时控制电路中的电容C11的电压值较低，导致输出脉宽迅速变窄，输出电压回落，从而开始了一个输出电压被限定的动态稳定过程。基于本系统将限流值设定为5.3A时所得的一组实测数据为: 正常工作时C2的电压值为4.85V，限流发生时为2.1V。
图6 限流及保护电路
电压源保护环节中的晶体管是工作在饱和区，作为数字开关管来使用。当信号Error为高电平时，晶体管饱和导通，此时C11的电压值被拉低，脉冲被封锁，系统处于非工作状态。
2.4 红外式自动水塔供水工作原理
红外式自动抽水机由红外发射器、红外接受器、开关放大电路、固态继电器及电磁阀等组成，220VAC经变压器T降压，变为9VAC，再由整流、滤波、稳压，得到6VDC供给控制电路工作。LED为水龙头的电源指示。自动抽水机接通电源，当上升到指定的高度时，红外发光二极管发射的红外线被阻挡，不能被红外接受器接受。输入的信号经放大器放大分两路输出：一路去触发固态继电器，使电磁阀打开，水流出。
2.4.1 PID参数整定
控制系统的控制质量与被控制对象的特性、干扰信号的形式和幅值、控制方案及控制器的参数等因素有着密切的关系。对象的特性和干扰情况是受工艺操作和设备的特性限制的，不可能随意改变，这样，一旦控制方案确定了，对象各个通道的特性就成定局，这时控制系统的控制质量就只取决于控制器的参数。因此，参数的整定是过程控制系统设计的核心内容。
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调节器参数整定的方法很多，概括起来可以分为两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，采用控制理论中的根轨迹法，频率特性法等，经过理论计算确定调节器参数的数值。二是工程整定方法，它主要依靠工程经验，直接在过程控制系统的实验中进行，且方法简单、易于掌握。由于本系统有别于工业实际系统因此对于参数整定来说，使用工程参数整定法效果不是很好，该系统参数整定采用经验凑试法。
增大比例系数Kp，一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。
增大积分时间Ki，有利于减小超调，减小振荡，使系统更加稳定，但系统静差的消除将随之减慢。
增大微分时间Kd，亦有利于加快系统响应，使用权超调减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱，对扰动有较敏感的响应。
在凑试时，可参考以上参数对控制过程的影响趋势，对参数实行下述比例、后积分、再微分的整定步骤：
（1） 整定比例部分
将比例系数由小变大，并观察相应的系统响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差已小到允许范围内，并且响应曲线已属满意，那么只需用比例调节器即可，比例系数可由此确定。
（2） 加入积分环节
如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，则须加入积分环节。整定时首先置积分时间KI为一较大值，并将经第一步整定得到的比例系数略微缩小（如缩小为原来的0.8倍），然后减小积分时间，使在保持系统良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数与保持时间，
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