多單片機直流電源控制板設計

3 軟件設計
3．1 同步配合的實現
首先根據三相同步電壓信號向單片機提供中斷信號，在單片機響應中斷以后，根據三相全控橋整流電路對觸發脈沖的要求來出觸發脈沖。每當到a，b相的換相點時，如圖3(a)所示，a相與b相之間的相電壓比較會產生一下降沿信號給U18單片機的外部中斷1引腳(INT1)，通過中斷服務事件產生一個同步脈沖，同步脈沖送U20(AT89C52)，波形圖如圖7所示。

3．2 觸發脈沖移相及脈寬控制
該系統是通過改變單片機片內定時／計數器的計數值達到改變觸發角，從而改變直流電壓和直流電流的大小。
U18單片機產生的同步脈沖送到U20單片機，U20單片機通過將測量值與整定值進行比較，比例調節，使得測量值等于整定值，同時產生移相脈沖給U23的外部中斷1(INT1)，響應外部中斷1后，P1口就開始輸出第一個編碼脈沖，同時定時，對應每60°發一個編碼脈沖，一直到最后一個編碼脈沖發送完成，再返回等待外部中斷1(INT1)的下一中斷請求，即上層機發送移相同步脈沖給U23單片機。脈沖編碼中采用雙脈沖編碼，實現雙脈沖觸發。在此過程中，T0作計數器用，計數滿N次則發觸發脈沖。N的計算方法如下：
已知：電源頻率f=50 Hz，晶振頻率F=8 MHz，定時為60°，則：

根據N值以及定時／計數器的工作模式，可以計算出定時／計數器的初值。
3．3 比例控制調節程序
為使輸出電壓／電流值和整定值吻合，在軟件控制中，使控制量正比于整定值與測量值之間的偏差，從而使實際輸出值不斷跟隨整定值，最終達到一致。另外，在該子程序中，系統啟動后，在5 s之內，調節子程序只允許控制量以一個單位為步長，步進增加，這樣可以防
止電壓上升過快，從而實現軟啟動。
控制量正比于測量值與整定值的偏差，理論上采用PID算法，調節用離散差分方程表達式如下：

式中：en，en-1，en-2分別為第n次，n-1次和，n-2次電壓的偏差值；KP，TI，TD分別為比例系數、積分系數和微分系數，T為采用周期。

4 結語
該直流電源控制板在設計中具有以下幾大突出特點：
(1)采用中斷功能：四片51系列單片機，每片有4個中斷源，如同步、移相、相序判別及缺相等信號的傳遞均利用中斷功能，從而明顯提高了系統響應速度和可靠性。
(2)A／D的分辨率為12位，定時器的最小計數間隔為1．5μs，小擾動時電壓電流精度可達5‰。
(3)具有電源相序自動識別、缺相自動檢測、故障報警及狀態顯示等功能。
(4)多單片機控制設計，使單片機功能單一，提高了調節速度及系統性能的可靠性。