基于ARM与PID算法的开关电源控制系统

本系统包括PID控制器，PWM输出，AD采样，构成单闭环系统。前端三相交流电源输入到开关电源整流模块，经整流滤波后输出平稳的直流电压。该直流电压直接输出至IGBT模块。高精度AD转换器将后端输出的电压电流信号由模拟信号量变为数字量供给S3C44BO进行数字PlD运算，经过PID控制运算后，由S3C4480输出PWM至IGBT从而构成一个闭环系统，控制电压电流稳定输出，从而实现开关电源控制系统。

对于PID运算和PWM波输出模块，要求较高。通过计算和考查，我们选取了，SAMSUNC公司的S3C4480，这是一款32位基于ARM7TDtMI架构的CPU，拥有高达59MIPS的运算速度，其具体功能特性如下：

运算速度高达59MIPS，完全满足复杂PID控制器运算的实时性要求;

16位的定时器，可实现精度高达0.03μs的PWM脉冲波，并且有防死区（DEADZONE）功能;

外部中断源多达8个，可以对系统外部故障信息进行实时响应;

内部嵌入了LCD）控制器，并拥有DMA通道，使得电压电流值可以实时显示在LCD上;

多达71个通用10口线，可以方便地扩展外部接口;

内嵌的lIC接口控制器可以将系统信息保存在EEPROM中，为系统操作员提供参考;

内部的看门狗功能可使系统在软件或硬件出错的情况下自动复位，保证了系统的安全正常运行;

2个异步串行接口（UART）可以方便地实现和上位机的通信;

外扩的大容量存储器为软件提供j，充足的空间。

首先系统采用触摸屏和LCD作为人机接口。S3C44BO内部集成了LCD控制器，可支持高达320×240分辨率，256色sTN—LCD），并通过DMA通道与CPU相连，可以快速动态地显示彩色图形，替代了厂家传统的5l系列单片机与LED数码管组成的人机接口，使工人操作更加方便。S3C44BO外部GPIO接口，町以提供多种外部信号如表1所列。8个外部中断，满足对过流，过压，缺相，超温等特殊情况的即时停机响应。S3C44BO带有外部存储器接口，通过外扩FLAsHSST39VF160和SDRAMHY641620保证了本数字控制系统有足够的空间保存和运行程序。由于设计精度要求千分之一，未选用S3C4480片内IOBIT—ADC，而是选用了AD7705这款双通道、168IT△一∑的ADC，并通过SIO同步端口与CPU连接。AD7705的配置可见参考文献［7］，这里不再说明。