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CN112040617A - 一种灯具电源稳压控制电路及方法 - Google Patents

一种灯具电源稳压控制电路及方法 Download PDF

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CN112040617A
CN112040617A CN202010759605.4A CN202010759605A CN112040617A CN 112040617 A CN112040617 A CN 112040617A CN 202010759605 A CN202010759605 A CN 202010759605A CN 112040617 A CN112040617 A CN 112040617A
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CN
China
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voltage
power supply
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loop controller
difference
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CN202010759605.4A
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罗云文
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Hunan Yiken Lighting Co ltd
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Hunan Yiken Lighting Co ltd
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    • H05B47/10—Controlling the light source
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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Abstract

本发明提供了一种灯具电源稳压控制电路，包括：电源模块；电压取样电路，其连接所述电源模块，能够实时采集电源模块的输出电压；开关控制电路，其连通所述电源模块和所述电压取样模块，能够控制所述电源模块的通电电流，进而控制所述电源模块的输出电压；PID控制器，其连接所述开关值控制电路，能够调节所述通电电路的大小，本发明还提供了一种灯具电源稳压控制方法。

Description

一种灯具电源稳压控制电路及方法
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车充电控制领域，尤其涉及一种灯具电源稳压控制电路和一种灯具电源稳压控制方法。
背景技术
目前随着国家大力支持新能源行业的发展，使新能源汽车在国内得到持久的发展，但随着新能源车主的出行需求日益增长，新能源车在人们的日常生活中使用频次的增加，充电时的用电安全成为新能源车主关注的问题，因此对充电装置的电能供给提出了更高的要求，需要一个稳定的开关电源供给，尤其短路情况，有可能烧毁汽车的重要部件，造成巨大的经济损失，严重时可能造成人员伤亡，因此电源电压的稳压控制是急待解决的问题。
发明内容
本发明提供的一种灯具电源稳压控制电路，增加了稳压控制电路，能够将电源电压维持在稳压状态。
本发明还提供了一种灯具电源稳压控制方法，能够通过闭环PID控制器精准控制供电电流大小，实现电压值的精准控制，提高了电源模块供电的稳定性。
本发明提供的技术方案为：
一种一种灯具电源稳压控制电路，包括：
电源模块；
电压取样电路，其连接所述电源模块，能够实时采集电源模块的输出电压；
开关控制电路，其连通所述电源模块和所述电压取样模块，能够控制所述电源模块的通电电流，进而控制所述电源模块的输出电压；
PID控制器，其连接所述开关值控制电路，能够调节所述通电电路的大小。
优选的是，还包括短路保护电路，能够控制所述电源关闭。
优选的是，所述电压取样电路中具有可变阻值的电阻，所述开关控制电路输出可变化的电压给所述电压取样电路，以改变所述电阻的阻值。
优选的是，所述开关控制电路出的可变化电压值为3V-12V的范围。
一种灯具电源稳压控制方法，包括：
检测电源模块电压，并将理想电压、电压差和电压差变化率输入PID控制器，输出为供电电流的控制策略。
优选的是，所述PID控制器包括电压环控制器和电压差变化率环控制器；
所述电压环控制器的输入为给定的目标电压与实际检测电压之差，即为电压差，所述电压环控制器的输出为电压变化率控制幅度；
根据所述电压变化率控制幅度计算目标电压变化率；
将所述目标电压变化率与所述实际电压变化率之差输入电压差变化率环控制器，所述电压差变化率环控制器的输出为供电电流变化幅度。
优选的是，所述电压环控制器的PID控制算法公式为：
Figure BDA0002612691240000021
其中，R(t)为输出的电压变化率控制幅度，kp为电压环控制器的比例项修正系数，ki为电压环控制器的积分项修正系数，kd为电压环控制器的微分项修正系数，ec(t)为为给定的目标电压与实际检测电压之差。
优选的是，所述电压差变化率环控制器的PID控制算法公式为：
Figure BDA0002612691240000022
其中，P(t)为供电电流变化幅度，ki-p为电压差变化率环控制器的比例项修正系数，ki-i为电压差变化率环控制器的积分项修正系数，ki-d为电压差变化率环控制器的微分项修正系数，ep(t)为给定的目标电压变化率与所述实际电压变化率之差。
优选的是，还包括专家控制规则：
当
Figure BDA0002612691240000031
时，
Figure BDA0002612691240000032
其中，
Figure BDA0002612691240000033
为的理想电压，Qi为的实测电压，pm为变化比例系数，im为积分比例系数，dm为微分比例系数，δ为时间变化系数，k′p为规则电压环控制器的比例项修正系数，ki′为规则电压环控制器的积分项修正系数，kd′为规则电压环控制器的微分项修正系数。
当
Figure BDA0002612691240000034
时，
Figure BDA0002612691240000035
其中，
Figure BDA0002612691240000036
为目标电压变化率，Pi为的实际电压变化率，δ为时间变化系数，k′i-p为规则电压差变化率环控制器的比例项修正系数，k′i-i为规则电压差变化率环控制器的积分项修正系数，k′i-d为规则电压差变化率环控制器的微分项修正系数，ep(t)为给定的目标电压变化率与所述实际电压变化率之差。
有益效果
本发明提供的一种灯具电源稳压控制电路，增加了稳压控制电路，能够将电源电压维持在稳压状态。
本发明还提供了一种灯具电源稳压控制方法，能够通过闭环PID控制器精准控制供电电流大小，实现电压值的精准控制，提高了电源模块供电的稳定性。
附图说明
图1为本发明所述的灯具电源稳压控制电路的原理图。
图2为本发明所述的电压取样电路的原理图。
图3为本发明所述的开关控制电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所述，本发明提供的一种灯具电源稳压控制电路包括：电源模块、电压取样电路、开关控制电力和PID控制器。
电压取样电路连接电源模块，能够实时采集电源模块的输出电压；控制电路，其连通电源模块和电压取样模块，能够控制电源模块的通电电流，进而控制电源模块的输出电压；PID控制器，其连接开关值控制电路，能够调节通电电路的大小。还包括短路保护电路，能够控制所述电源关闭。
如图2所示，压取样电路中具有可变阻值的电阻R2和运算放大电路，运算放大电路的输出端连接PID控制器。可变阻值的电阻R2一端引脚连接运算放大电路的同向输入端，且可变阻值电阻R2和运算放大电路之间具有分压电阻R1，开关控制电路输出可变化的电压给所述电压取样电路，以改变所述电阻的阻值。开关控制电路出的可变化电压值为3V-12V的范围。
如图3所示，开关控制电路包括：第一电阻单元和补偿电阻单元，第一电阻单元和补偿电阻单元之间具有开关子单元，能够控制补偿电阻单元是否接入第一电阻单元，其中，第一电阻单元包括电阻R6、分压电阻R4和电容C2,电阻R6的一端连接电压取样电路，另一端连接开关子单元Q1，开关子单元的第二段连接电压输入端，补偿电阻单元包括电阻R3、电容C1和电阻R5，通过开关子单元Q1实现电压控制。
一种灯具电源稳压控制方法，包括：
检测电源模块电压，并将理想电压、电压差和电压差变化率输入PID控制器，输出为供电电流的控制策略。
优选的是，PID控制器包括电压环控制器和电压差变化率环控制器；
电压环控制器的输入为给定的目标电压与实际检测电压之差，即为电压差，所述电压环控制器的输出为电压变化率控制幅度；
根据电压变化率控制幅度计算目标电压变化率；
将所目标电压变化率与所述实际电压变化率之差输入电压差变化率环控制器，所述电压差变化率环控制器的输出为供电电流变化幅度。
电压环控制器的PID控制算法公式为：
Figure BDA0002612691240000051
其中，R(t)为输出的电压变化率控制幅度，kp为电压环控制器的比例项修正系数，ki为电压环控制器的积分项修正系数，kd为电压环控制器的微分项修正系数，ec(t)为为给定的目标电压与实际检测电压之差。
电压差变化率环控制器的PID控制算法公式为：
Figure BDA0002612691240000052
其中，P(t)为供电电流变化幅度，ki-p为电压差变化率环控制器的比例项修正系数，ki-i为电压差变化率环控制器的积分项修正系数，ki-d为电压差变化率环控制器的微分项修正系数，ep(t)为给定的目标电压变化率与所述实际电压变化率之差。
还包括专家控制规则：
当
Figure BDA0002612691240000061
时，
Figure BDA0002612691240000062
其中，
Figure BDA0002612691240000063
为的理想电压，Qi为的实测电压，pm为变化比例系数，im为积分比例系数，dm为微分比例系数，δ为时间变化系数，k′p为规则电压环控制器的比例项修正系数，ki′为规则电压环控制器的积分项修正系数，kd′为规则电压环控制器的微分项修正系数。
当
Figure BDA0002612691240000064
时，
Figure BDA0002612691240000065
其中，
Figure BDA0002612691240000066
为目标电压变化率，Pi为的实际电压变化率，δ为时间变化系数，k′i-p为规则电压差变化率环控制器的比例项修正系数，k′i-i为规则电压差变化率环控制器的积分项修正系数，k′i-d为规则电压差变化率环控制器的微分项修正系数，ep(t)为给定的目标电压变化率与所述实际电压变化率之差。
本发明提供的一种灯具电源稳压控制电路，增加了稳压控制电路，能够将电源电压维持在稳压状态。
本发明还提供了一种灯具电源稳压控制方法，能够通过闭环PID控制器精准控制供电电流大小，实现电压值的精准控制，提高了电源模块供电的稳定性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种灯具电源稳压控制电路，其特征在于，包括：
电源模块；
电压取样电路，其连接所述电源模块，能够实时采集电源模块的输出电压；
开关控制电路，其连通所述电源模块和所述电压取样模块，能够控制所述电源模块的通电电流，进而控制所述电源模块的输出电压；
PID控制器，其连接所述开关值控制电路，能够调节所述通电电路的大小。
2.根据权利要求1所述的灯具电源稳压控制电路，其特征在于，还包括短路保护电路，能够控制所述电源关闭。
3.根据权利要求2所述的灯具电源稳压控制电路，其特征在于，所述电压取样电路中具有可变阻值的电阻，所述开关控制电路输出可变化的电压给所述电压取样电路，以改变所述电阻的阻值。
4.根据权利要求3所述的灯具电源稳压控制电路，其特征在于，所述开关控制电路出的可变化电压值为3V-12V的范围。
5.一种灯具电源稳压控制方法，其特征在于，包括：
检测电源模块电压，并将理想电压、电压差和电压差变化率输入PID控制器，输出为供电电流的控制策略。
6.根据权利要求5所述的灯具电源稳压控制方法，其特征在于，所述PID控制器包括电压环控制器和电压差变化率环控制器；
所述电压环控制器的输入为给定的目标电压与实际检测电压之差，即为电压差，所述电压环控制器的输出为电压变化率控制幅度；
根据所述电压变化率控制幅度计算目标电压变化率；
将所述目标电压变化率与所述实际电压变化率之差输入电压差变化率环控制器，所述电压差变化率环控制器的输出为供电电流变化幅度。
7.根据权利要求6所述的灯具电源稳压控制方法，，其特征在于，所述电压环控制器的PID控制算法公式为：
Figure FDA0002612691230000021
其中，R(t)为输出的电压变化率控制幅度，kp为电压环控制器的比例项修正系数，ki为电压环控制器的积分项修正系数，kd为电压环控制器的微分项修正系数，ec(t)为为给定的目标电压与实际检测电压之差。
8.根据权利要求7所述的灯具电源稳压控制方法，其特征在于，所述电压差变化率环控制器的PID控制算法公式为：
Figure FDA0002612691230000022
其中，P(t)为供电电流变化幅度，ki-p为电压差变化率环控制器的比例项修正系数，ki-i为电压差变化率环控制器的积分项修正系数，ki-d为电压差变化率环控制器的微分项修正系数，ep(t)为给定的目标电压变化率与所述实际电压变化率之差。
9.根据权利要求8所述的灯具电源稳压控制方法，其特征在于，还包括专家控制规则：
当
Figure FDA0002612691230000023
时，
Figure FDA0002612691230000024
其中，
Figure FDA0002612691230000025
为的理想电压，Qi为的实测电压，pm为变化比例系数，im为积分比例系数，dm为微分比例系数，δ为时间变化系数，k′p为规则电压环控制器的比例项修正系数，ki′为规则电压环控制器的积分项修正系数，kd′为规则电压环控制器的微分项修正系数。
当
Figure FDA0002612691230000031
时，
Figure FDA0002612691230000032
其中，
Figure FDA0002612691230000033
为目标电压变化率，Pi为的实际电压变化率，δ为时间变化系数，k′i-p为规则电压差变化率环控制器的比例项修正系数，k′i-i为规则电压差变化率环控制器的积分项修正系数，k′i-d为规则电压差变化率环控制器的微分项修正系数，ep(t)为给定的目标电压变化率与所述实际电压变化率之差。
CN202010759605.4A 2020-07-31 2020-07-31 一种灯具电源稳压控制电路及方法 Withdrawn CN112040617A (zh)

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