基于A(yíng)RM與PID算法的開(kāi)關(guān)電源控制系統

　　近年來(lái)，嵌入式技術(shù)發(fā)展極為迅速，出現了以單片機、專(zhuān)用嵌入式ARM為核心的高集成度處理器，并在通信、自動(dòng)化、電力電子等領(lǐng)域得到了廣泛應用。電源行業(yè)也開(kāi)始采用內部集成資源豐富的嵌入式控制器來(lái)構成大型開(kāi)關(guān)電源的控制系統。將SAMSUNC公司的嵌入式ARM處理器S3C4480芯片，應用到開(kāi)關(guān)電源的控制系統的設計中，采用C語(yǔ)言和少量匯編語(yǔ)言，就可以實(shí)現一種以嵌入式ARM處理器為核心、具有智能PID控制器以及觸摸屏、液晶顯示器等功能的開(kāi)關(guān)電源控制系統。

　　系統硬件架構

　　隨著(zhù)數字電路和半導體工藝日趨完善成熟，數字信號、數字電路在應用中所占比例越來(lái)越大，同時(shí)顯現出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn)：便于計算機處理控制、減小信號的干擾、提高抗干擾能力、便于調試，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。隨著(zhù)嵌入式處理器主頻的提升，片內控制功能的增強，PWM波形頻率與精度的進(jìn)一步提高，使得電源控制系統的集成度與精度得以提高。

　　本電源對輸出的電壓電流信號進(jìn)行采樣，進(jìn)行PID控制，最后輸出PWM驅動(dòng)波形調節輸出電壓。輸出電壓通過(guò)對大容量鉭電容充放電，給負載提供穩定的高電壓大電流輸出，供工廠(chǎng)進(jìn)行電鍍使用。電源的控制系統硬件架構如圖1所示。

　　本系統包括PID控制器，PWM輸出，AD采樣，構成單閉環(huán)系統。前端三相交流電源輸入到開(kāi)關(guān)電源整流模塊，經(jīng)整流濾波后輸出平穩的直流電壓。該直流電壓直接輸出至IGBT模塊。高精度AD轉換器將后端輸出的電壓電流信號由模擬信號量變?yōu)閿底至抗┙oS3C4480進(jìn)行數字PlD運算，經(jīng)過(guò)PID控制運算后，由S3C4480輸出PWM至IGBT從而構成一個(gè)閉環(huán)系統，控制電壓電流穩定輸出，從而實(shí)現開(kāi)關(guān)電源控制系統。

　　對于PID運算和PWM波輸出模塊，要求較高。通過(guò)計算和考查，我們選取了，SAMSUNC公司的S3C4480，這是一款32位基于A(yíng)RM7TDtMI架構的CPU，擁有高達59MIPS的運算速度，其具體功能特性如下：

　　運算速度高達59MIPS，完全滿(mǎn)足復雜PID控制器運算的實(shí)時(shí)性要求;

　　16位的定時(shí)器，可實(shí)現精度高達0.03μs的PWM脈沖波，并且有防死區(DEADZONE)功能;

　　外部中斷源多達8個(gè)，可以對系統外部故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)響應;

　　內部嵌入了LCD)控制器，并擁有DMA通道，使得電壓電流值可以實(shí)時(shí)顯示在LCD上;

　　多達71個(gè)通用10口線(xiàn)，可以方便地擴展外部接口;

　　內嵌的lIC接口控制器可以將系統信息保存在EEPROM中，為系統操作員提供參考;

　　內部的看門(mén)狗功能可使系統在軟件或硬件出錯的情況下自動(dòng)復位，保證了系統的安全正常運行;

　　2個(gè)異步串行接口(UART)可以方便地實(shí)現和上位機的通信;

　　外擴的大容量存儲器為軟件提供j，充足的空間。