【正文】 積分時(shí)間常數(shù)； 微分時(shí)間常數(shù)； e(t)被控量與設(shè)定值之間的偏差； u(t)控制量如果在上式中用和式代替積分，用差分代替微分，即式中：T采樣周期。偏大，震蕩次數(shù)增多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)，系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定；偏小，系統(tǒng)動(dòng)作緩慢在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，加大，可減小系統(tǒng)的靜差，提高控制精度。偏小，震蕩次數(shù)較多；太大，對(duì)系統(tǒng)性能的影響減小積分控制環(huán)節(jié)能消除系統(tǒng)的靜差，提高控制系統(tǒng)的精度。偏大或偏小，都會(huì)導(dǎo)致超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)加入微分環(huán)節(jié)，允許比例系數(shù)及積分時(shí)間常數(shù)有更大的調(diào)節(jié)空間，從而可使系統(tǒng)的靜差減小，提高控制精度3 基于DSP的精密測(cè)控部分設(shè)計(jì)該部分為控制器，A\D轉(zhuǎn)換器，BUCK變換器組成的閉合回路，如圖31所示太陽(yáng)能電池陣列BUCK變換器蓄電池A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換TMS320F28035驅(qū)動(dòng)電 路圖31 精密測(cè)控部分整體結(jié)構(gòu)由于太陽(yáng)能電池的輸出功率受到環(huán)境的影響而不斷變化，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，這就要求系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要強(qiáng)，也就是要求系統(tǒng)的響應(yīng)速度要快，為此，系統(tǒng)TMS320F28035作為檢測(cè)部分。 32位定點(diǎn)高速DSP芯片216。 14/16路ADC216。 3個(gè)32位通用定時(shí)器216。 SPI、SCI和eCAN 總線接口、電流傳感器選擇在電壓、電流傳感器選擇中，有互感器[19]，分流器[20]，霍爾電流、電壓傳感器/變送器[21]可供選擇，然而互感器只適用于50Hz工頻測(cè)量；分流器無(wú)法進(jìn)行隔離測(cè)量，因此霍爾電流、電壓傳感器/變送器是唯一的最好的選擇，霍爾電流、電壓傳感器/變送器具有優(yōu)越的電性能：216。216。216。① 電壓傳感器選擇本系統(tǒng)電壓傳感器選用VSM025A（如圖32示）,此傳感器有5個(gè)接線端子。端：電源15V。+HT + VSM025A MHT +15V15VGNDOUT圖32 霍爾電壓傳感器② 電流傳感器選擇本系統(tǒng)電流傳感器選用CSM300LT（如圖33示）,此傳感器有三個(gè)接線端子：+端：電源+15V。M端：信號(hào)輸出端。電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS，它與輸入信號(hào)（原邊電流IP）成正比IS一般很小，只有10~400mA。 BUCK電路器件選擇 該buck電路采用如圖34所示的結(jié)構(gòu)圖34 BUCK電路結(jié)構(gòu)在此電路中，L1和C1組成低通濾波器，使光伏輸入的直流分量可以通過(guò)，而抑制諧波分量，電容的輸出為直流分量附加微小的紋波。耐壓1200V，電流60A，恢復(fù)時(shí)間40ns。因此IGBT和MOSFET驅(qū)動(dòng)原理[25]相同，其開(kāi)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓決定的。RdPNPNPNRbECCGEa IGBT寄生晶閘管等效電路 b IGBT電氣符號(hào)圖36 IGBT等效電路和電氣符號(hào)圖36中給出了IGBT的等效電路以及常用電氣符號(hào)，它的三電極分別是柵極G、集電極C和發(fā)射極E。圖37 FF150R12KT3G結(jié)構(gòu)圖主要參數(shù)有：集電極發(fā)射極間能夠外加的最大電壓：；柵極發(fā)射極間能夠外加的最大電壓：；工作溫度在25℃時(shí)，集電極的電極上容許的最大直流電流：；所容許的最大功率損耗：；功率開(kāi)關(guān)管Q的紋波電流為系統(tǒng)輸入電流的兩倍。~，耐流值取為57A。由于FF150R12KT3G模塊是由兩個(gè)IGBT構(gòu)成的，故在電路設(shè)計(jì)時(shí)為了提高器件利用率，在Buck回路中IGBT模塊的3引腳C1接光伏輸入，1引腳C2后接電感，2引腳接地，即由IGBT模塊中的一個(gè)IGBT功率管和另一個(gè)IGBT的快恢復(fù)二極管和回路中的續(xù)流電感共同構(gòu)成Buck斬波電路，IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)由4引腳G5引腳E1兩個(gè)引腳輸入。則則： ①當(dāng)IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，此時(shí)電感續(xù)流，二極管導(dǎo)通，此時(shí)電路的等效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖310所示：圖310 IGBT關(guān)斷時(shí)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)此時(shí)，電感上的電壓=則②綜合和只有Q管導(dǎo)通期間（ton內(nèi)）電感L增加的電流等于Q管截止期間（toff時(shí)間內(nèi)）減少的電流，這樣電路才能達(dá)到平衡，才能保證儲(chǔ)能電感L中一直有能量，才能不斷地向負(fù)載提供能量和功率，設(shè)電路的占空比為。此時(shí)電路中電感電流的平均值為：電感電流的最大值：電感電流的最小值：電感電流不能突變，只能近似的線性上升和下降，電感量越大電流的變化越平滑；電感量越小電流的變化越陡峭。LC即為臨界電感值，式中RL為負(fù)載電阻。在③式中計(jì)算占空比時(shí)，選擇占空比的最小值，即=f為開(kāi)關(guān)管的頻率，在本系統(tǒng)中選擇15KHZ。BUCK電路的電容共有CCCCC4選用3300u/400V電解電容并聯(lián)，起到主輸入電路濾波的作用。TMS320F28035外圍器件引腳分配如圖311所示 圖311 TMS320F28035外部引腳分配 A/D轉(zhuǎn)換輸入電路設(shè)計(jì)電壓檢測(cè)信號(hào)調(diào)理電路圖如圖312所示 圖312 電壓檢測(cè)信號(hào)調(diào)理電路電流檢測(cè)信號(hào)調(diào)理電路圖： 圖314 電流檢測(cè)信號(hào)調(diào)理電路 由于IGBT選用英飛凌公司的FF150R12KT3G[27],這里選用TLP250光耦[28]作為其驅(qū)動(dòng)模塊，該硬件電路設(shè)計(jì)如圖315所示，TLP250是一種可直接驅(qū)動(dòng)IGBT的功率型光耦，選用TLP250光耦保證了功率驅(qū)動(dòng)電路與PWM脈寬調(diào)制電路的可靠隔離，又具備直接驅(qū)動(dòng)IGBT的能力，使驅(qū)動(dòng)電路特別簡(jiǎn)單，東芝公司的專用集成功率驅(qū)動(dòng)電路TLP250是8腳雙列封裝，其具備以下特征，輸入閾值電流5mA(MAX),電源電流11mA(MAX), 電源電壓1035V，輸出電流。當(dāng)PWM1為0時(shí)，Vo2輸出為低電平，此時(shí)三極管D44H11關(guān)閉，而D45H11導(dǎo)通，此時(shí)G1輸出為負(fù)15V。采樣頻率越高，對(duì)硬件要求越高，從而增加硬件的成本。為了確定在檢測(cè)部分系統(tǒng)能達(dá)到的最大采樣頻率，在開(kāi)始進(jìn)入A/D采集中斷處用一個(gè)通用輸入輸出口做指示，每次進(jìn)入此中斷時(shí)，將此輸入輸出口電平取反。程序框圖如圖318所示圖318 MPPT最大功率跟蹤軟件設(shè)計(jì)否否Y是是開(kāi)始讀入U(xiǎn)n,In返回否蓄電池在充電過(guò)程中，電池電壓與充電時(shí)間大致成線性關(guān)系，工程上取充電曲線斜率為充電平臺(tái)期斜率的10倍時(shí)為蓄電池充電的終止點(diǎn)。 , 且充電電流3A時(shí)，此時(shí)，以恒流方式充電，設(shè)定一個(gè)綠色發(fā)光二極管發(fā)光。55Ub 時(shí)，蓄電池進(jìn)入浮充，藍(lán)色二極管發(fā)光。Ib3AMPPT 跟蹤充電，一個(gè)白色二極管亮浮充藍(lán)色二極管亮恒壓充電黃色二極管亮恒流充電綠色二極管 亮系統(tǒng)初始化圖319 系統(tǒng)整體充電流程圖否是設(shè)定D,Uref=54V開(kāi)始采樣UbUb=UrefUbUref是否減小D增加D輸出PWM圖320 恒壓充電流程圖恒流充電流程圖否是設(shè)定D,Iref=3A開(kāi)始采樣IbUb=UrefIbIref是否減小D增加D輸出PWM圖321 恒流充電流程圖本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中采用的恒壓或恒流充電，目的都是為了讓被控量穩(wěn)定在設(shè)定值，在本系統(tǒng)中，利用DSP構(gòu)成的反饋環(huán)節(jié)，利用PID控制算法，讓系統(tǒng)保持穩(wěn)定，在PID控制算法中，最重要的是確定PID調(diào)節(jié)參數(shù)。如果Kp較小，則響應(yīng)速度會(huì)比較慢。這樣持續(xù)增大Kp的值(如每次都將Kp乘2)。記下此時(shí)的Kp的值②、將①—，然后選擇一個(gè)較大的Ti的值，然后逐步減小Ti的值在保持系統(tǒng)良好動(dòng)態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。4信息傳輸部分設(shè)計(jì)SPI是高速同步串行口的簡(jiǎn)稱。 單片機(jī)與DSP之間SPI通信的硬件連接非常簡(jiǎn)單，只需連接4根線就可以：①DSP的MOSI和單片機(jī)的SOMI相連。③DSP的SCLK和單片機(jī)的CS線相連。由于STC12C5A60S2每次發(fā)送的數(shù)據(jù)為8位，而DSP在接收過(guò)程中，每次接收的數(shù)據(jù)為16位，因此在DSP接收的數(shù)據(jù)中，必須正確區(qū)分是高8位收到有效數(shù)據(jù)還是低8位收到有效數(shù)據(jù)，在本系統(tǒng)中，如果單片機(jī)不對(duì)DSP進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的設(shè)置，則發(fā)送0XFF,如果要對(duì)DSP進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的設(shè)置，則發(fā)送以0XFD開(kāi)始的數(shù)據(jù)，此時(shí)，DSP若是在高八位收到0XFD，即收到數(shù)據(jù)的形式是0XFDXX,則XX代表需要設(shè)置的量是什么量(Name)，然后，DSP再接收一個(gè)數(shù)據(jù)，則這個(gè)數(shù)據(jù)就是要設(shè)置的這個(gè)量的值是多少（Value）。RS485總線通信模式由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)忍攸c(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、智能化傳感器集散控制、樓宇控制、 監(jiān)控報(bào)警等領(lǐng)域。本系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用于環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合，因此選用德州儀器公司的SN75LBC184芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和PC機(jī)的RS485通信。 單一電源Vcc，電壓在＋3～＋ V范圍內(nèi)都能正常工作。 與普通的RS485芯片相比，它能抗雷電的沖擊而且能承受高達(dá)8 kV的靜電放電沖擊216。216。216。RS485硬件電路設(shè)計(jì)如圖圖41 RS485硬件電路設(shè)計(jì)四位一