基于數字式電鍍電源并聯均流系統設計方案

3 系統軟件設計

3.1 軟件總體架構

軟件總體架構如圖4所示。底層固件庫模塊由ST公司提供，包括STM32F103系列處理器所有外設驅動和應用接口。啟動配置模塊由匯編文件stm32f10x_startup.s構成，完成堆棧和中斷向量表的初始化。硬件配置模塊完成復位和時鐘(RCC)、 中斷控制器、GPIO、看門狗、定時器等片內外設的初始化。中斷服務包括系統節拍時鐘、看門狗、CAN收發、定時器、USART的中斷服務程序。設計中采 用實時操作系統，便于實現人機界面、通信、控制等多個任務的協調運行，保證控制的實時性。人機界面模塊包括LCD驅動、按鍵掃描、圖形用戶界面、LED和 蜂鳴器驅動，實現人機交互。工作控制模塊監控多個功率模塊并聯運行，并實現均流。通信模塊完成監控功率模塊運行所需要的CAN通信和上位機遠程控制時的 485通信。定時器模塊提供其他模塊工作所需要的定時功能。

圖4 軟件總體架構圖

3.2 工作控制模塊

工作控制模塊包括系統初始化和運行控制兩部分。系統初始化通過讀取功率模塊的額定參數、統計功率模塊數、計算系統總額定電流，以確定并聯系統的初始配 置。運行控制按照用戶指定方式，實時監控功率模塊并聯運行，監控流程如圖5所示。首先向功率模塊設置穩壓或穩流工作模式以及電壓或電流參數，然后發送啟動 命令，使功率模塊開始工作。狀態查詢以廣播方式發送查詢命令，以查詢各功率模塊的運行狀態和參數。報文接收接收功率模塊發送的查詢響應報文，并從報文中獲 得數據;通信檢測根據是否有響應報文判斷通信是否正常。數據處理根據報文接收中獲得的數據計算總電流、電壓、平均電流(穩壓模式)、安培時(安培時模式) 等系統運行參數。故障處理檢測功率模塊和系統故障，進行故障處理和報警。輸出處理根據當前的運行狀態輸出控制參數，包括軟啟動輸出、在穩壓模式下輸出平均 電流、安培時模式下輸出加藥信號、工藝曲線模式下輸出下一階段的電壓或電流參數等。停機控制在需要停機時通過發送停機命令控制功率模塊停止工作。

圖5 運行監控流程圖

4 實驗應用

實驗系統包含2個1 000 A/15 V的功率模塊，系統在總設定電流下以穩壓模式運行，測得表1中實驗結果數據。

表1 穩壓模式測試結果

從表中可見，均流不平衡度在5%以內，滿足國家相關標準，實現了功率模塊的并聯運行和均流。經實際測試表明，系統其他相關指標均滿足要求，系統運行穩定可靠。

5 結論

并聯均流系統采用ARM芯片STM32F103作為主控芯片，利用其豐富的資源和強大性能，實現了多種外設接口并簡化了硬件設計，實現了圖形交互界面、基于操作系統的任務調度、CAN和上位機通信以及多種工作模式，增強了系統的功能、友善性和擴展性。