多单片机直流电源控制板设计

3 软件设计
3．1 同步配合的实现
首先根据三相同步电压信号向单片机提供中断信号，在单片机响应中断以后，根据三相全控桥整流电路对触发脉冲的要求来出触发脉冲。每当到a，b相的换相点时，如图3(a)所示，a相与b相之间的相电压比较会产生一下降沿信号给U18单片机的外部中断1引脚(INT1)，通过中断服务事件产生一个同步脉冲，同步脉冲送U20(AT89C52)，波形图如图7所示。

3．2 触发脉冲移相及脉宽控制
该系统是通过改变单片机片内定时／计数器的计数值达到改变触发角，从而改变直流电压和直流电流的大小。
U18单片机产生的同步脉冲送到U20单片机，U20单片机通过将测量值与整定值进行比较，比例调节，使得测量值等于整定值，同时产生移相脉冲给U23的外部中断1(INT1)，响应外部中断1后，P1口就开始输出第一个编码脉冲，同时定时，对应每60°发一个编码脉冲，一直到最后一个编码脉冲发送完成，再返回等待外部中断1(INT1)的下一中断请求，即上层机发送移相同步脉冲给U23单片机。脉冲编码中采用双脉冲编码，实现双脉冲触发。在此过程中，T0作计数器用，计数满N次则发触发脉冲。N的计算方法如下：
已知：电源频率f=50 Hz，晶振频率F=8 MHz，定时为60°，则：

根据N值以及定时／计数器的工作模式，可以计算出定时／计数器的初值。
3．3 比例控制调节程序
为使输出电压／电流值和整定值吻合，在软件控制中，使控制量正比于整定值与测量值之间的偏差，从而使实际输出值不断跟随整定值，最终达到一致。另外，在该子程序中，系统启动后，在5 s之内，调节子程序只允许控制量以一个单位为步长，步进增加，这样可以防
止电压上升过快，从而实现软启动。
控制量正比于测量值与整定值的偏差，理论上采用PID算法，调节用离散差分方程表达式如下：

式中：en，en-1，en-2分别为第n次，n-1次和，n-2次电压的偏差值；KP，TI，TD分别为比例系数、积分系数和微分系数，T为采用周期。

4 结语
该直流电源控制板在设计中具有以下几大突出特点：
(1)采用中断功能：四片51系列单片机，每片有4个中断源，如同步、移相、相序判别及缺相等信号的传递均利用中断功能，从而明显提高了系统响应速度和可靠性。
(2)A／D的分辨率为12位，定时器的最小计数间隔为1．5μs，小扰动时电压电流精度可达5‰。
(3)具有电源相序自动识别、缺相自动检测、故障报警及状态显示等功能。
(4)多单片机控制设计，使单片机功能单一，提高了调节速度及系统性能的可靠性。